超音波可以制造更坚固的3D列印合金
3D列印合金是由雷射融接而成,如果加上超音波,可以使合金变得更坚固。(图/网路)
金属3D列印逐渐成为一种新型态的制造技术,美军也大力引进,希望金属3D列印成为后勤的好帮手,不过利用雷射烧结金属粉所制作的合金,强度与耐用度总受到质疑,担心它的强度不足。现在研究人员利用超音波技术,可以使3D列印合金变得更结实。
物理学网(phys.org)报导,刚刚发表在《自然通讯》上的一项研究表明,将3D列印加上高频超音波,可能会产生类似炼钢技法中的「反复锤打」效果,超音波会将改变合金的内部微观结构,使它的晶体变的小而且排序不规则。
澳洲墨尔本皇家理工大学(RMIT)的卡梅洛·托达罗(Carmelo Todaro)博士后研究员解释「利用电子扫瞄显微镜来看3D合金的微观结构,它们通常是由细长的大晶体组成,而且晶体方向是一致的,晶体与晶体间的间隙,就可能成为裂开的弱点,这使得3D合金在工程应用上,不那么受欢迎。」
普通3D列印的金属结晶是左边的,结晶比较长,被超音波加工后,金属结晶形成右边的模样,结晶又小又细碎,强度更高。(图/RMIT)
「但是当我们我们在列印的过程中,使用超音波处理,就会影响合金的微观结构,晶体变得非常细小,这意味着它们的强度在各个方向都相同。」
测试表明,经过超音波处理后的3D合金,比原件相比,抗拉强度和抗屈应力都提高了12%。
该团队使用的3D合金,是一种称为Ti-6Al-4V的钛合金,以及一种称为Inconel 625 镍基高温合金,通常用于海洋和石油工业。
该研究的共同作者兼计划主持人,RMIT的杰出教授马迁(Ma Qian)表示,他希望这样的研究报告,可以引起人们对强化3D合金的兴趣。