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3D新聞

外媒:科學家用3D打印技術復現(xiàn)古代鋼制造工藝

星之球科技 來源:環(huán)球網(wǎng)2020-06-30 我要評論(0 )   

近日,據(jù)外媒報道稱,大馬士革鋼堅硬而堅韌,主要因為它是由不同的合金層組成。在古代,這是首選的材料,尤其是劍刃材料?,F(xiàn)在,德國杜塞爾多夫的馬克斯·普朗克研究所...

近日,據(jù)外媒報道稱,大馬士革鋼堅硬而堅韌,主要因為它是由不同的合金層組成。在古代,這是首選的材料,尤其是劍刃材料。現(xiàn)在,德國杜塞爾多夫的馬克斯·普朗克研究所和亞琛的弗勞恩霍夫激光技術研究所團隊開發(fā)了一種工藝,可以在3D打印機中逐層生產(chǎn)此類鋼材,其中,每個單獨的層的硬度可以做具體調(diào)節(jié)。

據(jù)介紹,大馬士革鋼制造工藝最初特指由烏茲鋼制成的鋼材,于2000多年前從印度進口、并在大馬士革制造或交易,具有彎曲度、波浪狀,類似流水的明暗條紋的鋼材。而由于烏茲鋼的斷代,真正的大馬士革鋼早已成為一門失傳的藝術,因而被許多致力于逆向工程的科學家和手工藝人寄予了很高的期望。

不過這種鋼材背后的基本原理,已經(jīng)被后來的人們所吸納。如果參觀文藝復興時期的現(xiàn)代展覽,參觀者可以在劍匠的展位上發(fā)現(xiàn)許多質(zhì)量出乎意料的復制品。

據(jù)悉,大馬士革鋼刀片是通過捆扎鐵條并烤至熾熱,然后將其扭曲到一起而制成。鐵匠們會將之不斷捶打并反復加熱,制造出現(xiàn)錯綜復雜的波紋圖案。這種加工工藝,可通過控制碳含量來調(diào)節(jié)其性能。比如為劍芯選用堅柔、富有韌性的鋼,然后將其與經(jīng)過特殊加工質(zhì)地變硬并磨尖而成的劍鋒焊接在一起。


值得關注的是,杜塞爾多夫和亞琛的研究人員正試圖通過 3D 打印和激光技術復現(xiàn)古代大馬士革鋼的制造工藝。而且,這項新技術沒有使用兩種不同的材料來加工形成新的合金,而是僅使用鐵、鎳和鈦的合金粉末,通過激光熔化并一層層地導入,形成所需的形狀,然后移除多余的粉末,即可呈現(xiàn)最終的產(chǎn)物。

另外,這雖然仍屬于 3D 金屬打印的范疇,但新技術的不同之處在于激光的使用,以及其改變金屬的晶體結(jié)構,以形成硬質(zhì)和易延展的鋼的交替層。

馬克斯·普朗克研究所博士后研究員 Philipp Kürnsteiner 對此表示:“我們已經(jīng)成功地在 3D 打印過程中特別地修改了各層的微觀結(jié)構,以使其最終組件具有所需的性能,而無需隨后對鋼進行硬處理。在一定條件下,它會形成小的鎳鈦微結(jié)構,這些所謂的沉淀物會使材料硬化。當受到機械應力時,它們會阻止晶格內(nèi)的錯位移動,也正是塑性形變的特征。在添加了每一層之后,可使金屬冷卻至 195°C(383°F)以下,從而留下柔軟的層、形成強度與延展性相結(jié)合的鋼材?!?/p>


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