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高强度铝合金的3D打印 来源：HRL实验室 以金属为基础的增材制造或者3D打印，在航空航天、生物医学和汽车工业等行业都有广泛的应用。逐层建立金属组件可以提高设计的自由性和制造的灵活性，从而实现复杂的几何结构，增加产品定制，以及缩短上市时间，同时，还能消除传统规模经济的制约。然而，目前只有少数合金可以用来打印，如AlSi10Mg、TiAl6V4、CoCr和Inconel 718等。现在使用的超过5500种合金中，绝大多数不能实现3D打印，因为打印过程中的熔化和固化过程会产生大柱晶粒和周期性裂纹等的微观结构。 近日，HRL实验室的研究人员宣布，他们成功开发了一种可以用于3D打印的高强度铝合金（包括Al7075和Al6061）。这种铝合金从成千上万种不适合3D打印的合金中脱颖而出，并将有望成为飞机和汽车零件的理想原料。相关研究论文发表于9月21日发表在Nature上。 通过激光热熔进行的合金增材制造 来源：Nature 金属的增材制造通常先在薄层中加入合金粉末，然后通过激光或者其他热源加热至熔化，最后固化薄层。以往，如果使用Al7075或AL6061这类强度高、难焊接的铝合金，部件会产生严重热裂纹，使得金属部件呈现片状饼干一样的拉开状态。 研究团队领导者Hunter Martin表示：“我们的第一个目标是弄清楚如何消除热裂纹。通过控制微观结构，我们发现问题应该是出在材料的固化方式上。” HRL的解决办法是，在高强度难焊接的铝合金粉末中引入特殊的锆基纳米颗粒，得到纳米颗粒官能化的合金粉末。团队将合金粉末进料到3D打印机中，再将粉末分层，通过激光熔化每一层，最终构建三维物体。在熔化和固化期间，纳米颗粒充当合金微观结构的成核位点，防止热裂纹出现，并保持合金强度不变。由于增材制造中的熔化和固化过程类似于焊接，这种纳米颗粒官能化技术也可用于焊接合金。此外，这种技术还具有可拓展、成本低等优势。 纳米颗粒官能化的铝合金粉末 来源：HRL实验室 |
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