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突破:美科学家成功3D打印海洋级不锈钢,成品强度是传统的3倍!

2017-11-10 17:54| 发布者: 蛤蟆要起飞| 查看: 124| 评论: 0|来自: 南极熊3D打印

摘要: 南极熊2017年11月1日讯/美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)近日又在金属3D打印方面取得了新的突破 — 通过与佐治亚理工大学、美国俄勒冈州立大学和艾姆斯国家实验室合作,他们成功3D打了常见的“海洋级”不锈钢31 ...

    南极熊2017年11月1日讯/美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)近日又在金属3D打印方面取得了新的突破 — 通过与佐治亚理工大学、美国俄勒冈州立大学和艾姆斯国家实验室合作,他们成功3D打了常见的“海洋级”不锈钢316L(含碳量低,耐腐蚀,延展性高,广泛用于制造石油管道、发动机零件等)。更棒的是,通过测试他们发现,在某些条件下,3D打印的316L产品强度比用传统工艺制成的产品高3倍,并且延展性更好。

“我们现在可以在实验室中真正打印316L,而它的性能的确比用传统方法制造的要好。”团队表示,“这无疑是一个巨大的突破,既提高了3D打印的吸引力,又缩短了它与传统工艺间的差距。”

研究团队认为,他们的这项成果最可能引起航空航天、汽车和油气行业的兴趣,因为这些领域采用的设备经常需要应对极端恶劣的天气,而3D打印316L具有的更高强度和延展性正好可以满足这样的要求。

当然,要让3D打印的316L产品达到质量要求并通过严格的测试绝非易事。其中最大的困难在于用激光熔融会造成较高的孔隙率。这会导致打印件容易断裂。而这样的部件如果用于发动机等对强度要求较高的设备绝对会成为巨大的安全隐患。

所幸,研究人员最终采用一种密度优化工艺,通过计算机建模改善了不锈钢的底层微观结构,很好地解决了这个问题。他们用两种不同的激光3D打印机打印出了316L的薄板,然后对它们进行了机械测试。值得一提的是,激光熔融令打印件产生了一种分层的类细胞结构。而团队发现,通过调整这些结构,他们可以控制打印件的物理特性。这就是3D打印的316L产品性能优于传统工艺制造的316L的根本原因。

LLNL的这项研究成果十分有意义,不仅会改变大企业制造不锈钢部件的方式,而且可以帮助科学家进行更深入的研究,比如理解3D打印金属件的性能与其结构之间的关系。同时,研究采用的方法还可以被应用于其它非不锈钢的可3D打印金属材料,创造出更多的可能性。

目前,团队已经将研究的论文发表到了《Nature Materials》杂志上。如果你感兴趣,可以点击这里查看。

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