研究小組制造出可進(jìn)行3D打印的超級(jí)合金

近年來，利用激光束和電子束來"打印"工程物體，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)制造無法實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜形狀。金屬材料的增材制造(AM)工藝，或稱3D打印，將細(xì)小的粉末顆粒（每個(gè)顆粒比一粒海灘沙子小10倍左右）熔化并融合在亞毫米級(jí)的"池子"中，這些"池子"是通過將激光或電子束聚焦在材料上形成的。

"高度聚焦的光束提供了*的控制，使打印物體關(guān)鍵位置的特性得以'調(diào)整'，"加州大學(xué)圣巴巴拉分校材料教授、工程學(xué)院副院長TresaPollock說。"不過，在能源、空間和核應(yīng)用中遇到的極端熱密集和化學(xué)腐蝕性環(huán)境中使用的許多先進(jìn)金屬合金與AM工藝不兼容。大多數(shù)在極端環(huán)境中發(fā)揮作用的超高強(qiáng)度合金無法打印，因?yàn)樗鼈儠?huì)開裂。這使得人們無法采用我們目前在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)等應(yīng)用中使用的合金來打印新的設(shè)計(jì)。"

現(xiàn)在，Pollock與Carpenter技術(shù)公司、橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室等其他研究機(jī)構(gòu)的人員合作開發(fā)了一種新的超級(jí)合金，解決了裂紋的問題，研究成果發(fā)表在《NatureCommunications》雜志上。

在論文中，作者描述了一類新的高強(qiáng)度、抗缺陷、可3D打印的超級(jí)合金，定義為典型的鎳基合金，在高達(dá)90%的熔點(diǎn)溫度下保持其材料完整性。大多數(shù)合金在其熔點(diǎn)的50%時(shí)就會(huì)崩裂。這些新的超級(jí)合金含有大約等量的鈷(Co)和鎳(Ni)，加上少量的其他元素。這些材料可以通過電子束熔化（EBM）以及更具挑戰(zhàn)性的激光-粉末床方法進(jìn)行無裂紋的3D打印。

由于鎳基超級(jí)合金在高溫下具有優(yōu)異的機(jī)械性能，因此，是單晶（SX）渦輪葉片和飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)熱段使用的葉片等結(jié)構(gòu)件的*材料。在該團(tuán)隊(duì)開發(fā)的一種超級(jí)合金的變體中，Pollock說："高比例的鈷使我們能夠?qū)⑻卣髟O(shè)計(jì)到合金的液態(tài)和固態(tài)中，使其能夠兼容多種打印條件。"

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