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波音实验室研发三维打印高强度铝合金

高强度铝合金

波音实验室研发三维打印高强度铝合金

波音实验室最近发表了一项冶金技术的重大突破,利用三维打印方式制造高强度的铝合金,如70756061铝合金,这为三维打印技术开启了应用在工程用合金上的一扇门。

这些合金广泛应用在飞行器跟车辆上,但一直以来都无法透过三维打印制造,直到波音实验室的研究员的这个发现。额外的好消息是,他们的技术也可以应用在其他同样无法以三维打印制造的合金种类,象是高强度钢与镍基超级合金。

波音实验室感应器与材料实验室的工程师杭特.马汀说:我们以 21 世纪的机器加上70年前的成核理论来解决这个百年难题。

这个研究由马汀与布莱南.八幡共同带领。他们的研究成果─三维打印高强度铝合金,于921日发表于自然期刊 上。

利用三维打印制造金属,通常由铺上薄层的合金粉末开始,用雷射或是其他直接热源来熔化与固化薄层。通常使用6061或像7075这类不能焊接的铝合金会发生严重的热裂,一种让成品能像比司吉面包一样掰开的现象。

波音实验室的技术整合与突破

HRL 的奈米颗粒功能化技术,在不可焊接的合金粉末中加入挑选过的奈米颗粒,再将混合后的粉末放入三维打印机,打印机会将粉末铺层并以雷射烧熔来建立三维物体。在熔化与固化的过程中,奈米颗粒扮演合金微结构中的成核点,防止加工零件产生热裂现象并保留完整的合金强度。

因为增量制造中的熔化与固化过程可以类比到焊接,所以波音实验室的技术可以应用于焊接原本不可以焊接的金属,它在规模上具备弹性并且使用低成本的材料,传统的合金粉末加上奈米颗粒便成了打印机的原料,其中在粉粒 的表面均匀散布了奈米颗粒。

波音实验室以信息学寻找奈米颗粒

马汀解释:我们的第一个目标是找出如何根除热裂发生,我们寻找控制微结构的方法,它应该在材料固化时会自然发生。为了找出合适的奈米颗粒,波音实验室团队与在无数的可能中整理出有他们所需性质的奈米颗粒,以前例而言为锆基的奈米颗粒。

八幡说:使用信息学 是关键。过去冶金学研究的方式是在周期表上逐一找寻可能的合金元素然后用试误法验证。信息学软件是用选择性的方法,透过我们已知的成核理论来找到有我们所需确切性质的材料。只要我们告诉他们要找的方向,他们的大数据分析便让数十万种可能的材料缩减到数种,我们再也不用大海捞针。

有了这个令人兴奋的新技术,波音实验室站立在三维打印金属技术的尖端。

波音实验室研发三维打印高强度铝合金友情链接:打印金属技术三轴火花机自动磨床