如何3D打印工业级高强度铝合金？锆纳米颗粒来帮忙

本周《自然》发表的一篇论文3D printing of high-strength aluminium alloys介绍了一种3D打印高强度铝合金的方法。

随着这一新技术的研发，美国休斯研究实验室翻开了金属加法制造的新篇章。

M. Durant

3D打印，又称基于金属的加法制造，指逐层添加金属组件，这种方法可以提高设计自由度和制造灵活性。但是，目前只有少数几种合金能够可靠地打印出来。在目前使用的5500多种合金中，绝大多数都无法采用加法制造，因为制造过程中的化和凝固动力学会导致所得材料出现周期性裂纹。

在没有添加工艺处理的合金（左）会出现裂纹，而添加了锆纳米颗粒后，合金（右）的性能增强了。

Martin et al.

美国休斯研究实验室的John Martin及同事引入纳米粒子来控制加法制造过程中的凝固，为这个问题提供了一个解决方案。他们使用和汽车、航空以及消费应用密切相关的铝合金做了演示 。他们使用计算机软件分析了4500多种不同合金和纳米粒子的组合，最终选定表面氢化（处理过）的锆为一种合适的纳米粒子材料。

之后给两种铝合金（7075和6061）的雾化粉末加上表面氢化锆纳米粒子涂层，再使用选择性激光熔化技术进行加法制造。作者发现相较于通过无纳米粒子涂层的7075和6061粉末制造的部件，利用纳米粒子制造的合金未出现裂纹痕迹，而且强度堪比锻造材料。

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HRL Laboratories, LLC

作者认为这种方法可应用于其它合金，而且可以扩展用于加法制造材料新家族。ⓝ

Nature|doi:10.1038/nature23894

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3D printing of high-strength aluminium alloys

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