閱讀 | 訂閱
閱讀 | 訂閱
深度解讀

3D打印:非晶基復(fù)合材料實用化的突破口

星之球科技 來源:中國智能制造2017-05-04 我要評論(0 )   

將3D打印技術(shù)應(yīng)用于塊體非晶合金的制備,是突破非晶合金臨界的尺寸限制和實現(xiàn)復(fù)雜非晶合金構(gòu)件制備的可行方法,有可能是非晶產(chǎn)業(yè)的下一個“雄安”。利用3D打印技術(shù)成型...

將3D打印技術(shù)應(yīng)用于塊體非晶合金的制備,是突破非晶合金臨界的尺寸限制和實現(xiàn)復(fù)雜非晶合金構(gòu)件制備的可行方法,有可能是非晶產(chǎn)業(yè)的下一個“雄安”。利用3D打印技術(shù)成型非晶基復(fù)合材料是實現(xiàn)其實用化的突破口之一。
 
 
3D打?。悍蔷Щ鶑?fù)合材料實用化的突破口
 
金屬零件3D打印技術(shù)作為整個3D打印體系中最為前沿和最有潛力的技術(shù),是先進(jìn)制造技術(shù)的重要發(fā)展方向。雖然現(xiàn)在金屬3D打印很熱,有很多企業(yè)和政府也紛紛上馬或推廣金屬3D打印項目,但真正用金屬3D打印做出產(chǎn)品的較少。這里面關(guān)鍵問題還是技術(shù)問題,打印速度和精度、打印精度和強度等相互矛盾的技術(shù)指標(biāo)困擾著制造商和最終用戶,當(dāng)然還有操作專業(yè)性強、原材料昂貴等問題,最終讓他們保持觀望態(tài)度。在現(xiàn)階段技術(shù)條件下,發(fā)展金屬3D打印的智能化和增減復(fù)合技術(shù)是有效地解決目前存在弊端的關(guān)鍵,是未來金屬3D打印的重要發(fā)展方向。
 
為什么會盯著非晶3D打???
 
處于亞穩(wěn)態(tài)的非晶合金需要在較快的冷卻速率下才能獲得,而目前通常采用的銅模鑄造法只能制備出臨界尺寸較小的非晶合金。另外,由于塊體非晶合金存在嚴(yán)重的室溫脆性問題,其在室溫下難以進(jìn)行機械加工。復(fù)雜形狀構(gòu)件的模具無法或很難加工制造,導(dǎo)致難以獲得精密復(fù)雜的非晶合金構(gòu)件,這成為制約非晶合金應(yīng)用的另一個瓶頸。因此,如何突破非晶合金臨界的尺寸限制和復(fù)雜構(gòu)件的制備加工是擴展其在相關(guān)領(lǐng)域應(yīng)用的關(guān)鍵。
 
近年來,激光3D打印技術(shù)的迅猛發(fā)展為解決上述難題提供了契機。激光3D打印技術(shù)屬于快速成形技術(shù)的一種,與傳統(tǒng)的切削等機械加工技術(shù)不同,激光3D打印技術(shù)是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)的“增材制造”技術(shù),是一種具有“變革性”意義的數(shù)字化、短周期、低成本的先進(jìn)制造技術(shù)。由于激光3D打印技術(shù)是一種逐點離散熔覆沉積的成型方法,其每點的所受激光加熱面積較小,熔池的熱量可以迅速向基體擴散,使得激光熔池的冷卻速率遠(yuǎn)大于非晶合金的臨界冷卻速率,使得熔池在冷凝的過程中可以避免發(fā)生晶化,進(jìn)而獲得非晶態(tài),這為無尺寸限制地制備非晶合金提供可能。另外,激光3D打印是以金屬粉末為原材料,通過高能激光束對金屬粉末逐層熔化堆積,直接由數(shù)字模型一步完成全致密、高性能、復(fù)雜金屬零件的“近終成形”制造,這為制備復(fù)雜的非晶合金構(gòu)提供理想的手段。
 
因此,針對目前非晶合金所面臨的尺寸較小和難以制備加工復(fù)雜構(gòu)件的問題,激光3D打印技術(shù)是最有可能解決上述問題,并實現(xiàn)非晶合金大規(guī)模應(yīng)用的技術(shù)。
 
國內(nèi)外進(jìn)展:
 
(1)我國非晶3D打印研究有進(jìn)展
 
我國在非晶3D打印研究較早,且取得一定成果。西北工業(yè)大學(xué)的楊高林等人采用預(yù)置粉末的方式激光3D打印Zr基非晶合金,研究發(fā)現(xiàn),制備的7層小尺寸Zr基非晶合金中非晶相的含量可以達(dá)到92%(體積比)。太原理工大學(xué)的干宇采用預(yù)置粉末的方式激光3D打印Zr基非晶合金,在非晶合金的中上部,化學(xué)成分相對分布均勻,接近設(shè)計的理想組分。華中科技大學(xué)的柳林教授課題組采用激光選區(qū)激光3D打印技術(shù)成型Fe基非晶合金,他們采用激光在線退火以及材料復(fù)合等手段抑制裂紋的產(chǎn)生。大連交通大學(xué)的呂云卓等人采用同軸送粉激光3D打印技術(shù)成型Zr基非晶合金,他們采用打印非晶合金復(fù)合材料的方法抑制裂紋。
 
(2)美國非晶3D打印即將走向商業(yè)化
 
美國俄亥俄州立大學(xué)從2008年就開始研究非晶合金的激光3D打印技術(shù),并已經(jīng)在Cu基和Zr基非晶合金的3D打印上取得進(jìn)展。日前,美國加州理工大學(xué)在非晶合金3D打印上取得較大進(jìn)步,并已獲批發(fā)明專利,其制造非晶態(tài)金屬的方法為是將第一層金屬合金表面高溫熔融,迅速冷卻這層熔融金屬合金,凝固形成非晶態(tài)金屬的第一層;然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行下一層的加工。在這個過程中使用的是“噴涂技術(shù)”應(yīng)用至每一層,包括等離子噴涂、電弧噴涂等方法。“噴涂技術(shù)”可以使用的原材料包括:金屬絲和金屬粉末。隨著加州理工大學(xué)的此項專利獲批,該技術(shù)正式進(jìn)入商業(yè)化階段。

轉(zhuǎn)載請注明出處。

非晶合金3D打印復(fù)合材料
免責(zé)聲明

① 凡本網(wǎng)未注明其他出處的作品,版權(quán)均屬于激光制造網(wǎng),未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用。獲本網(wǎng)授權(quán)使用作品的,應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使 用,并注明"來源:激光制造網(wǎng)”。違反上述聲明者,本網(wǎng)將追究其相關(guān)責(zé)任。
② 凡本網(wǎng)注明其他來源的作品及圖片,均轉(zhuǎn)載自其它媒體,轉(zhuǎn)載目的在于傳遞更多信息,并不代表本媒贊同其觀點和對其真實性負(fù)責(zé),版權(quán)歸原作者所有,如有侵權(quán)請聯(lián)系我們刪除。
③ 任何單位或個人認(rèn)為本網(wǎng)內(nèi)容可能涉嫌侵犯其合法權(quán)益,請及時向本網(wǎng)提出書面權(quán)利通知,并提供身份證明、權(quán)屬證明、具體鏈接(URL)及詳細(xì)侵權(quán)情況證明。本網(wǎng)在收到上述法律文件后,將會依法盡快移除相關(guān)涉嫌侵權(quán)的內(nèi)容。

相關(guān)文章
網(wǎng)友點評
0相關(guān)評論
精彩導(dǎo)讀