使用超声波制造更坚固的3D打印合金

在电子显微镜下用3D打印的钛合金：通常是在左侧样品上打印带有细长晶体的样品，而在右侧样品上则是用超声波发生器打印带有细小晶体的样品。

一项于2020年1月9日在《自然通讯》上发表的研究表明，高频声波可能会对3D打印合金的内部微观结构产生重大影响，从而使它们比常规打印的合金更一致，更坚固。

主要作者和博士学位。 RMIT大学工程学院的候选人卡梅洛·托达罗（Carmelo Todaro）说，令人鼓舞的结果可能会激发新型的增材制造。

Todaro解释说：“如果您看3D打印合金的微观结构，它们通常是由细长的大晶体组成。”

“由于它们较低的机械性能和增加的在打印过程中开裂的趋势，这可能使它们在工程应用中不那么受欢迎。”

Carmelo Todaro和Ma Qian检查了超声棒尖端上的3D打印钛合金立方体。

“但是我们在印刷过程中使用超声波处理的合金的微观结构看起来明显不同：合金晶体非常细且完全等轴，这意味着它们在整个印刷金属零件上的各个方向均等地形成。”

测试表明，与通过常规增材制造制造的零件相比，这些零件的抗拉强度和屈服应力提高了12％。

该团队使用两种主要的商业级合金展示了他们的超声方法：一种通常用于飞机零件和生物机械植入物的钛合金，称为Ti-6Al-4V，以及一种通常用于海洋和石油工业的镍基高温合金，称为Inconel 625。

通过在打印过程中打开和关闭超声波，可以实现3D打印的Inconel 625中晶粒结构的可视化。

通过在打印过程中简单地打开和关闭超声发生器，该团队还展示了如何用不同的微观结构和成分来制作3D打印对象的特定部分，这对于所谓的功能分级很有用。

该研究的合著者兼项目主管，RMIT的杰出教授马倩表示，他希望他们的有希望的成果会引起人们对金属3D打印专用超声设备的兴趣。

“尽管我们使用了钛合金和镍基高温合金，但我们希望该方法可以适用于其他商业金属，例如不锈钢，铝合金和钴合金，”钱先生说。

“我们预计这项技术可以扩大规模，以实现大多数与工业相关的金属合金的3D打印，以用于性能更高的结构零件或结构渐变合金。”

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参考：CJ Todaro，MA Easton，D。邱，D.Zhang，MJ Bermingham，EW EW，M.Brandt，DH StJohn和M.Qian的“高强度超声在金属3D打印过程中的晶粒结构控制”，2020年1月9日，自然通讯.DOI：
10.1038 / s41467-019-13874-z

这项研究是在RMIT大学的先进制造区进行的，并得到了澳大利亚研究理事会发现项目资助。