纳米粒子可以提高3D打印超级合金性能

3D打印（3DP)即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。

新加坡科学技术研究机构A*STAR的科学家最近进行了可使超级合金应用更好的研究。通过向3D打印超级合金添加特殊的纳米粒子，研究人员(来自新加坡制造技术研究所和材料研究与工程研究所)已经设法使材料更强大，同时减少材料破裂的可能性。

 
Inconel 625是备受A*STAR研究人员青睐的超合金，Inconel625是以钼、铌为主要强化元素的固溶强化型镍基变形高温合金，具有优良的耐腐蚀和搞氧化性能，从低温到980℃均具有良好的拉伸性能和疲劳性能，并且耐盐雾气氛下的应力腐蚀。因此，可广泛用于制造航空发动机零部件、宇航结构部件和化工设备。合金的加工和焊接性能良好，可供应各种板材、棒材、管材、丝材、带材和锻件。
 
通过添加二硼化钛纳米颗粒，二硼化钛和六方氮化硼都是硼系列化合物，新加坡研究人员认为，将使得Inconel 625更加强大。使用激光辅助增材制造技术(LAAM)来添加这些纳米颗粒，科学家们研磨并混合了Inconel 625合金粉末和粒径约为58纳米的二硼化钛粉末。
 
用于该过程的3D打印机是新六轴机器人臂3D打印机，同时配备了大功率光纤激光器。使用该先进的金属3D打印机，科学家们能够在碳钢基材上制造出一毫米厚的增强超耐热合金，使其形成120×70×10毫米的矩形块。
 
研究项目的研究人员Guijun Bi阐述道：“添加纳米颗粒到金属基材料是以一种有效的方式来定制材料，具有显著提高物理、热力、机械性能、抗耐磨性、耐腐蚀性等优异性能”。
 

 
研究人员对材料进行3D打印后，分析了超合金，发现二硼化钛纳米粒子主要聚集在Inconel 625晶粒之间的边界处。因此得出结论，二硼化钛可用于加强晶界(晶界是结构相同而取向不同晶粒之间的界面。在晶界面上，原子排列从一个取向过渡到另一个取向，故晶界处原子排列处于过渡状态。 晶粒与晶粒之间的接触界面叫做晶界。
 
研究人员将把超合金放在显微镜进行更为严格的评估。通过对机械样品的测试，看是否有增加材料强度，高显微硬度和良好耐磨性的迹象。
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