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纳米粒子可以提高3D打印超级合金性能

文章出处: 天元航材    责任编辑: 天元化工新材厂家    发布时间:2017-08-30 09:00:00    点击数:43    【
[导读]: 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。

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。


氮化硼 (2)
 
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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