科学家研发新3D打印材料 更耐热更好用

在金属3D打印领域，由于各种稀有金属的熔点不同，许多材料商在设法将更多的金属进行混合，以生产出可加工应用的材料产品。近期美国橡树岭国家实验室（ORNL）的科学家开发了一种新的钼（Mo）配方，该配方经过专门优化，可与电子束熔化（EBM）3D打印机配合使用。结果表明，这种新的材料可以承受极端温度，成为航空航天应用的理想之选。

ORNL团队3D打印的“ Mighty Mo”材料的SEM图像

作为一种难熔金属，钼具有多种特性，使其成为在超温度敏感区域内部署的极具吸引力的选择。该合金的特点是熔点升高至2622 o C，并且热膨胀系数，导热性和耐腐蚀性均较低，但在某些温度下其韧性也很差。

另外，钼在加工过程中对氮和氧污染非常敏感，这会导致其晶界偏析，导致零件开裂。在该领域已经进行的有限研究中，科学家将金属与其他材料混合，试图更好地控制其重结晶和晶粒尺寸，但收效甚微。

早在2017年，来自奥地利粉末生产商Plansee Group的研究人员就设法使用模拟数据来量化钼的粒径如何对其SLM打印敏感性做出贡献，但并未彻底解决该问题。相比之下，ORNL团队现在发现，通过向合金中添加TiC颗粒并转换为EBM，可以制造出具有更高水平的坚固性和刚性的微结构。

ORNL团队使用定制的Arcam 3D打印机进行研究

为了配制材料，科学家将Mo和TiC粉末以60:40的比例混合在一个刻度量筒中，该量筒充满了氩气以防止氧化。然后，使用行星式球磨机将所得的金属基质复合材料机械合金化8小时，直到可以进行3D打印为止。

为了处理他们的新粉末，ORNL团队开发了定制的Arcam S12 EBM 3D打印机，其特征是改进的构建腔，该构建腔由活塞，进料器，耙子和工作台粉末床输送系统组成。机器的升级有效地优化了其小批量生产，同时实现了高级过程监控和二次进料。

利用他们的机器，研究人员选择了3D打印六块尺寸为12毫米（D）x 13毫米（H）的零件，它们具有类似三明治的结构，其中包含一层包裹在两层纯钼之间的强钼。有趣的是，SEM成像显示，纯样品均未发生任何开裂，但由于粉末散布，它们的确存在一些表面不一致性。

后来，研究小组进行了热力学建模，这也表明该过程对成分和温度的变化仍然极为敏感。结果，ORNL的科学家推测，严格管理工艺输入将是使用钼制造未来微结构的关键，而不会导致加工过程中零件层的一致性或温度梯度发生变化。

最终，研究人员还得出结论，他们证明了3D打印纯无裂纹钼的可行性，并且通过完善的参数设置，该合金可以在航空航天或能量转换领域，例如传热组件等领域找到新的应用。

（中关村在线）

声明：本网站所收集的部分公开资料来源于互联网，转载的目的在于传递更多信息及用于网络分享，并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责，也不构成任何其他建议。本站部分作品是由网友自主投稿和发布、编辑整理上传，对此类作品本站仅提供交流平台，不为其版权负责。如果您发现网站上所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题，请第一时间告知，我们将根据您提供的证明材料确认版权并按国家标准支付稿酬或立即删除内容，以保证您的权益！联系电话：010-58612588 或 Email:editor@blueai.net.cn。