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郑州华晶金刚石股份有限公司

美国基于成核理论突破高强铝合金增材制造

关键词 铝合金 , HRL|2017-10-13 10:14:39|来源 中国超硬材料网
摘要 美国修斯研究实验室(HRL)开发出高强铝合金(包括Al7075和Al6061)增材制造技术,为其它工程结构用合金材料,尤其是高强钢、镍基高温合金等高强合金的增材制造奠定重要基础。金...

       美国修斯研究实验室(HRL)开发出高强铝合金(包括Al7075和Al6061)增材制造技术,为其它工程结构用合金材料,尤其是高强钢、镍基高温合金等高强合金的增材制造奠定重要基础。

       金属的增材制造通常采用合金粉末,通过激光或其它直接热源加热以熔化和凝固粉末层。但目前绝大多数金属材料无法通过3D打印制造。如果直接采用Al7075或AL6061等高强不可焊接铝合金,所得到的零件会产生严重的热裂纹。为此,研究团队的第一目标是弄清楚如何完全消除热裂纹,研究人员尝试控制微观结构,并重点研究了材料的凝固方式。

       HRL基于成核理论,利用纳米颗粒功能化技术解决了这个问题。将特别选择的锆基纳米颗粒添加到高强度不可焊合金粉末中,实现合金粉末的纳米颗粒功能化,然后将其加入增材制造设备中,利用激光逐层熔化以构建三维物体。在熔融和凝固过程中,纳米颗粒成为所需合金显微组织的成核点,可防止热裂纹,并使制造的零件保持高合金强度。

       由于增材制造中的熔化和凝固类似于焊接,HRL开发的纳米颗粒功能化技术也可用于解决不可焊接合金的焊接问题。这种技术还能够采用低成本材料,如常规的合金粉末和纳米颗粒,纳米颗粒均匀分布在金属粉末颗粒表面。

       此外,在研究过程中,为找到正确的纳米颗粒,HRL研究团队借助美国CitrineInformatics数据分析平台,通过信息量巨大的公共材料学数据库来帮助找到具有所需特性的粒子。该技术由HRL的传感器与材料实验室的HunterMartin和 Brennan Yahata共同开发,高强铝合金增材制造相关论文已发表在2017年9月21日的《自然》杂志。

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