《Nature》:3D打印高性能钛铜合金,具有超细等轴晶粒


发布时间:2019-12-09 浏览量 15 views
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△3D打印的钛铜棒,含钛粉和铜粉。 图源:皇家墨尔本理工大学
 
金属增材制造(MAM)正在彻底改变多个行业的生产方式,尤其是航空航天,汽车和生物医学领域。然而,MAM被进一步广泛采用还有很多技术问题,其中一个主要障碍是对晶粒结构的控制。晶粒结构控制不好会影响其热裂性等性能,并且导致各向异性的机械性能,特别是在高性能合金中。当前在工业中使用的合金最初都是针对常规生产工艺设计的,并没有针对MAM工艺进行优化。需要具有高强度和最佳凝固性能的新型合金,以最大程度地吸收MAM,以此作为高性能部件的竞争性制造途径。

几十年来,人们已经认识到细小和等轴的晶粒可以减少热裂的趋势并改善其性能,例如:通过Hall-Petch关系加强。但是,在MAM中,由于极高的冷却速度和热梯度的不平衡凝固,晶粒的主要特征是具有柱状和织构化的微观结构。因此,在MAM中形成等轴晶粒是一个巨大的挑战。尽管在铝合金的MAM中通过添加晶粒细化剂来获得细等轴晶粒已取得了进展,但仍然没有能够有效细化钛晶粒微观结构的商用细化剂。

在皇家墨尔本理工大学(RMIT)增材制造中心Mark Easton教授 和俄亥俄州立大学Hamish L. Fraser教授团队(共同通讯作者)带领下,Dong Qiu博士和Duyao Zhang博士与英联邦科学和工业研究组织(CSIRO)、昆士兰大学和内华达大学合作,为MAM组件(尤其是轻合金)设计可调谐的微结构。
 

△RMIT大学先进制造区 实验中使用的Trumpf 3D打印机。
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        文章来源: 材料与测试,于 2019-12-09,由 找我测 编辑发表 。

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