科学家使用3D打印技术开发新型金属材料

2015年10月30日 10:6 3795次浏览 来源:   分类: 新材料前沿

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       近日,美国密苏里科技大学的科学家们使用3D打印技术创造了一种全新的金属材料。
  Frank Liou博士和Jagannanthan Sarangapani博士,这两位分别是该校产品创新、创造以及电气和计算机工程方面的特聘教授。他们一直致力于使用数字化的增材制造技术来创造新的金属材料,这些材料与现有金属材料相比具有较强和较轻的性能。而制造这些金属的工艺涉及到了增材制造成型、传感器网络,以及整个过程的无缝整合。
  据了解,Liou博士和Sarangapani博士一直在开发的是一种结构非晶态金属(SAMs),他们主要是由直接激光熔融技术,即是用高能激光逐层熔融金属粉末,并以此构建出了3D对象。目前研究者一直在努力寻找正确的冷却速度,以使金属材料非晶态。
  而制备非晶态金属的意义也正是来自于这种细小单元的随机构造。也就是说,这种材料是由众多像沙粒一样的微小的碎片组成,与普通的金属相比,它更强、更硬,更不容易断裂。Liou博士解释说,“颗粒越小,结构非晶态金属强度越高。”
  科学家们希望通过这项研究,最终创造出比传统金属强度高10倍的新材料,这样在很多领域都会降低制造对象的材料用量,以及制造成本。他们的研究已经受到美国国家科学基金会(NSF)近15万美元的资助。
  除此之外,Liou也一直在进行梯度功能材料(FGMs)的研究,这种材料通常结合了两种不容易相融的金属,比如不锈钢和钛、铜和钢等。对于这个项目,Liou与该校材料科学与工程学院副教授 Joseph Newkirk博士进行合作研究。他们的工作得到了美国宇航局(NASA)Langley中心的支持。
  将不同类型的金属材料结合起来,往往会产生一种新型的金属,这种金属材料往往会兼具两种原有材料的特性。而为了实现这种结合,比如铜和钛,还需要加入第三种材料以在两者之间起到介质作用。最初产生的新材料将具有铜和钛的性质,可以在构建诸如飞机或飞船的零部件中发挥作用。
  Liou解释说,与结构非晶态金属(SAM)的开发类似,FGM也面临着找到正确的冷却速度问题。他说,“这是一个关于冷却速度的竞赛,如果你能比微型结构形成速度或者化学反应的速度更快,你就能将两种金属轻松结合起来。”

责任编辑:于璐

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