科學家使用3D打印技術開發(fā)新型金屬材料
2015年10月30日 10:6 4044次瀏覽 來源： 中國有色網 分類： 新材料前沿
近日，美國密蘇里科技大學的科學家們使用3D打印技術創(chuàng)造了一種全新的金屬材料。
Frank Liou博士和Jagannanthan Sarangapani博士，這兩位分別是該校產品創(chuàng)新、創(chuàng)造以及電氣和計算機工程方面的特聘教授。他們一直致力于使用數(shù)字化的增材制造技術來創(chuàng)造新的金屬材料，這些材料與現(xiàn)有金屬材料相比具有較強和較輕的性能。而制造這些金屬的工藝涉及到了增材制造成型、傳感器網絡，以及整個過程的無縫整合。
據(jù)了解，Liou博士和Sarangapani博士一直在開發(fā)的是一種結構非晶態(tài)金屬（SAMs），他們主要是由直接激光熔融技術，即是用高能激光逐層熔融金屬粉末，并以此構建出了3D對象。目前研究者一直在努力尋找正確的冷卻速度，以使金屬材料非晶態(tài)。
而制備非晶態(tài)金屬的意義也正是來自于這種細小單元的隨機構造。也就是說，這種材料是由眾多像沙粒一樣的微小的碎片組成，與普通的金屬相比，它更強、更硬，更不容易斷裂。Liou博士解釋說，“顆粒越小，結構非晶態(tài)金屬強度越高。”
科學家們希望通過這項研究，最終創(chuàng)造出比傳統(tǒng)金屬強度高10倍的新材料，這樣在很多領域都會降低制造對象的材料用量，以及制造成本。他們的研究已經受到美國國家科學基金會（NSF）近15萬美元的資助。
除此之外，Liou也一直在進行梯度功能材料（FGMs）的研究，這種材料通常結合了兩種不容易相融的金屬，比如不銹鋼和鈦、銅和鋼等。對于這個項目，Liou與該校材料科學與工程學院副教授 Joseph Newkirk博士進行合作研究。他們的工作得到了美國宇航局（NASA）Langley中心的支持。
將不同類型的金屬材料結合起來，往往會產生一種新型的金屬，這種金屬材料往往會兼具兩種原有材料的特性。而為了實現(xiàn)這種結合，比如銅和鈦，還需要加入第三種材料以在兩者之間起到介質作用。最初產生的新材料將具有銅和鈦的性質，可以在構建諸如飛機或飛船的零部件中發(fā)揮作用。
Liou解釋說，與結構非晶態(tài)金屬（SAM）的開發(fā)類似，F(xiàn)GM也面臨著找到正確的冷卻速度問題。他說，“這是一個關于冷卻速度的競賽，如果你能比微型結構形成速度或者化學反應的速度更快，你就能將兩種金屬輕松結合起來。”
責任編輯：于璐
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