统筹超强耐性和延展性首款3D打印纳米结构高熵合金面世

发布时间:2022-08-28 13:57:26 来源:bobapp体育下载

  美国马萨诸塞大学阿默斯特分校和佐治亚理工学院科学家在最新一期《天然》杂志在线版宣布论文称,他们选用3D打印办法,制作出一种双相纳米结构高熵合金,其强度和延展性优于现有其他先进的3D打印资料,有望催生可用于航空航天、医学、动力和运送等范畴的高功能部件。

  经过先进3D打印制作的高熵合金在多个标准上具有层次结构,表现出更高强度和杰出的延展性。图片来历:佐治亚理工学院官网

  曩昔15年,HEA越来越受欢迎。HEA是由5种或5种以上等量或大约等量的金属制成的合金,具有许多抱负的性质,因此在资料科学及工程范畴备受注重。3D打印技能现在已用于资料开发范畴,根据激光的3D打印可以发生大的温度梯度和高冷却速率,而传统办法很难做到这一点。

  此次,研讨人员将HEA与先进的3D打印技能——激光粉末床熔融结合,开发出具有史无前例功能的新资料。因为该工艺使资料熔化和凝结速度非常快,所得到资料的微观结构与传统办法制作出的资料截然不同。新资料的微观结构看起来像一种网状结构,由名为面心立方(FCC)和体心立方(BCC)的纳米层状结构替换组成,这些层被嵌入微标准共晶团中,分级纳米结构HEA使两相可以协同变形。

  研讨人员表明:“这种不寻常微观结构的原子重排使其具有超高强度和更高的延展性,与传统金属铸件比较,新资料的强度提升了3倍,延展性不减反增。使HEA具有更强耐性和更好延展性有助于研制出机械效率高且节能的轻质结构。”

  研讨团队还开发出了双相晶体塑性核算模型,以了解FCC和BCC纳米片层所起的效果,以及它们怎么协同作业以添加资料的强度和延展性。成果显现,BCC纳米片层具有极巩固的特性,这关于完成合金杰出的强度—延展性协同效果至关重要。未来,科学家们有望使用3D打印技能和HEA研制出可广泛应用于生物医学、航空航天等范畴的高功能部件。