Nature: 3D打印新的曙光的来临

【引言】

金属基增材制造或三维（3D）印刷，是包括航空航天，生物医学和汽车行业在内的多个行业的潜在突破性技术。逐层建立金属部件可提高设计自由度和制造灵活性，从而实现复杂的几何形状，增加产品定制，缩短上市时间，同时消除传统的规模经济约束。目前只有少数合金，包括AlSi10Mg，TiAl6V4，CoCr和Inconel 718，可进行3D打印，绝大多数不能成功制造。

【成果简介】

美国加州大学John H. Martin等人在Nature上发表了一篇题为“3D printing of high-strength aluminium alloys”的文章。该研究团队在增材制造过程中引入控制固化的纳米颗粒成核剂解决了熔融和凝固动力导致具有大柱状晶粒和周期性裂纹的不可耐受的微观结构。在使用成核剂后，与增材制造不相容的高强度铝合金可以使用选区激光熔化成功加工，无裂纹，等轴，实现了细晶粒微观结构，达到与锻造材料相当的材料强度。该增材制造方法适用于各种合金，可以使用一系列3D打印机器来实现，为广泛的工业应用提供了基础。

【图文解读】

图一 选区激光熔化增材制造合金

中心原理图表示增材制造过程概况，由此直接能量源（激光或电子束）熔化一层金属粉末（黄色），然后固化（红色至蓝色）、熔合到先前（底层）的金属（灰色）。

图二 添加金属原料的纳米微粒组装

组装方法使得可以生产具有不同纳米颗粒的各种原料，其可以被靶向以诱导等轴晶粒生长

图三 增材制造铝合金的凝固行为

图四 3D打印铝合金机械性能测试

文献链接：3D printing of high-strength aluminium alloys(Nature, 21 September , 2017, DOI: 10.1038/nature23894)

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