研究小組製造出可進行3D列印的超級合金

2020-12-14 科技報告與資訊

近年來，利用雷射束和電子束來 "列印 "工程物體，實現了傳統製造無法實現的複雜形狀。金屬材料的增材製造(AM)工藝，或稱3D列印，將細小的粉末顆粒（每個顆粒比一粒海灘沙子小10倍左右）熔化並融合在亞毫米級的 "池子 "中，這些 "池子 "是通過將雷射或電子束聚焦在材料上形成的。

"高度聚焦的光束提供了精確的控制，使列印物體關鍵位置的特性得以'調整'，"加州大學聖巴巴拉分校材料教授、工程學院副院長Tresa Pollock說。"不過，在能源、空間和核應用中遇到的極端熱密集和化學腐蝕性環境中使用的許多先進金屬合金與AM工藝不兼容。大多數在極端環境中發揮作用的超高強度合金無法列印，因為它們會開裂。這使得人們無法採用我們目前在飛機發動機等應用中使用的合金來列印新的設計。"

現在，Pollock與Carpenter技術公司、橡樹嶺國家實驗室等其他研究機構的人員合作開發了一種新的超級合金，解決了裂紋的問題，研究成果發表在《Nature Communications》雜誌上。

在論文中，作者描述了一類新的高強度、抗缺陷、可3D列印的超級合金，定義為典型的鎳基合金，在高達90%的熔點溫度下保持其材料完整性。大多數合金在其熔點的50%時就會崩裂。這些新的超級合金含有大約等量的鈷(Co)和鎳(Ni)，加上少量的其他元素。這些材料可以通過電子束熔化（EBM）以及更具挑戰性的雷射-粉末床方法進行無裂紋的3D列印。

由於鎳基超級合金在高溫下具有優異的機械性能，因此，是單晶（SX）渦輪葉片和飛機發動機熱段使用的葉片等結構件的首選材料。在該團隊開發的一種超級合金的變體中，Pollock說："高比例的鈷使我們能夠將特徵設計到合金的液態和固態中，使其能夠兼容多種列印條件。"

論文標題為《A defect-resistant Co–Ni superalloy for 3D printing》。

相關焦點

  • 【行業資訊】可以3D列印的抗缺陷超級合金問世,可以大大提高性能
    金屬材料的增材製造（AM）工藝或3D列印涉及在以下條件下產生的亞毫米級「池」中熔化和融合細小的粉末顆粒（每個顆粒的細度比海灘沙粒大約細10倍）將雷射束或電子束聚焦在材料上。製造幾何形狀複雜的設計，減少材料浪費。「大多數在極端環境下起作用的超高強度合金都無法印刷，因為它們會破裂，」 研究人員繼續說道。「當材料被取出並經過一些熱處理後，當它們仍處於列印狀態時，它們可能會在液態時破裂，或者在固態時會破裂。這使人們無法使用我們目前在諸如以下應用中使用的合金飛機發動機以印刷新設計，例如可以大大提高性能或能源效率。」
  • 3d列印房子的弊端_3D列印食品的利弊
    3d列印房子的弊端 　　我國的3d列印房屋比國外起步晚，技術水平也不高，因此存在很多問題。那麼3d列印房屋的缺點有哪些呢？什麼是3d列印房屋呢？下邊就跟隨小編我們一起來看看！ 　　3d複印房屋的缺點有什麼： 　　①抗壓強度難題：房屋儘管能「複印」出去，但未必能抵禦受得了風吹雨打； 　　②精密度難題：層次生產製造存有「樓梯效用」，各層儘管太薄，但仍會產生必須薄厚的「樓梯」，若將表層生產製造成圓弧狀，則會導致精密度上的誤差； 　　③原材料局限：現階段3D複印機能夠應用原材料非常少，只能熟石膏、無機物顆粒料、光敏樹脂、塑膠等
  • 加州研究人員開發了用於3D列印的新型抗裂紋鎳基高溫合金
    加州大學聖塔芭芭拉分校和橡樹嶺國家實驗室的一組研究人員開發了一種新的抗缺陷超級合金，用於金屬3D列印。據報導，鈷鎳高溫合金克服了裂紋的關鍵問題，裂紋可以困擾通過高溫粉末床熔融技術（例如SLM和EBM）製造的零件。
  • 3D列印模具注塑零件的方法
    Structur3d的專用工具頭Discov3ry Paste Extruder首次亮相是在2014年，該產品用於桌面擠出有機矽和其他粘性材料。該公司開始發布新產品並進行升級。一旦選擇了液態橡膠材料，就在Inj3ctor填充模具之前就選擇了混合比例和注射量，從而生產出最終的柔性產品。「作為一個由科學家和化學工程師組成的團隊，我們採用了一種材料方法來進行3D列印技術，並將印表機的材料功能擴展到了標準塑料之外，」 Structur3d的執行長兼聯合創始人Charles Mire說。
  • 研究開發變形噴嘴,可操縱3D列印纖維排列方向
    文/陳根當3D列印逐漸地走進人們的生產生活中時，人們也在一步步在把萬物皆可列印推向現實。該團隊的變形噴嘴為研究人員提供了3D列印「纖維填充複合材料」的新方法，這種材料由短纖維組成，比傳統的3D列印部件具有更高的特殊性能。
  • 3D列印房子到底是什麼原理?
    與傳統的工具機加工相比，3d列印技術採用掃描實物或建立數字模型的方法來實現個性化。此外，在生產製造過程中避免了很多複雜的工藝步驟，可以有效地縮短加工時間，節省人力和物力資源。 近幾年來，3d列印技術有了很迅速的發展，且在現代社會生活的很多領域到取得了很廣泛的運用，而在房屋建築領域，3d列印技術技術操作更加方便、簡單和快捷，可以運用簡單、真實的材料對實體進行快速的建造和成形，成品能夠直觀的反映出建築設施的結構、尺寸等相關特點，3d列印技術建築模型在未來的發展中具有良好的發展潛力。
  • 3D列印安全嗎?研究揭示3D列印顆粒汙染對人體具有潛在毒性
    3D 列印是快速成型技術的一種，又被稱為增材製造，是一種以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層列印的方式來構造物體的技術。自 20 世紀 90 年代中期出現以來，3D 列印一直是工程領域的熱門研究方向。
  • 加州大學舊金山分校研發可以3D列印的抗缺陷超級合金
    近年來，使用雷射束和電子束「列印」具有複雜形狀的工程對象成為可能，這是常規製造無法實現的。金屬材料的增材製造（AM）工藝或3D列印涉及將細小的粉末顆粒融化並熔合在一起，每個細微的粉末顆粒比海灘沙子的顆粒細約10倍，並將其聚焦在亞毫米級的「水池」中，雷射或電子束在材料上。
  • 萊布尼茲研究人員開發了可訪問的模塊化3D列印'CR2'顯微鏡
    萊布尼茲光子技術學院（IPHT）的科學家設計了一種低成本的3D列印顯微鏡，可以對其進行定製以滿足每個用戶的需求。 「 U2」圍繞模塊化的可列印立方體構建，學者們可以在其上安裝透鏡，LED和照相機部件的組合，以適合其特定的研究領域。
  • 採用3D列印製造出仿生的類人機器手指
    然而，研究人員打算打算聚焦他們的能力來設計一種人造手指，而不是來製造和組裝手指。他們決定發揮出當前３D列印技術的優勢，可以加速原型製造的過程。在設計階段平衡多材料的３D列印給我們很多的自由度來設計三維的肌腱和韌帶結構 ，同時允許我們在一次列印時就製造出線驅動的機器手。粘彈性列印材料鑲嵌在機械韌性材料中正是我們目前要尋找的材料。
  • 3d列印技術在頭盔生產領域的應用
    工廠也在加班加點的大量生產，很多頭盔工廠為了滿足廣大用戶的需求，紛紛運用3d列印技術進行設計建模，從而打造出更多安全、有個性的頭盔。3d列印頭盔技術相信很多朋友們都不是很了解，接下來小編帶大家來看一下極光爾沃用A8s 3d印表機進行3d列印頭盔的製作過程：1.
  • 3D列印SLA鞋模代替木模
    配合著材質新技術的迅速發展，3D列印技術以日新月異的面貌挺進生產製造各個領域，並引起了從NIKE到adidas這類鞋業在引進3D列印技術大批量生產鞋模方面的市場競爭。本篇文章，白令三維通過3D列印在鞋製造各個領域的應用，邀您共同來感受3D列印是怎樣助力鞋業完成鞋模工藝自主創新的。傳統式的鞋模製作是通過CNC方式進行的，我們都知道CNC和3D列印的最大區別是：CNC做減法，3D列印做的是加法。
  • 研究人員3D列印出栩栩如生的心臟瓣膜模型
    研究人員3D列印出栩栩如生的心臟瓣膜模型 明尼蘇達大學( University of Minnesota)的研究人員在美敦力( Federal Reserve Bank)的支持下，開發了一個開創性的工藝，可以將心臟主動脈瓣和周圍結構的逼真模型進行多材質
  • 研究揭示:3D列印顆粒汙染對人體具有潛在毒性
    ，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層列印的方式來構造物體的技術。 自 20 世紀 90 年代中期出現以來，3D 列印一直是工程領域的熱門研究方向。因為相較於傳統加工，3D 列印可以製作複雜的形狀，並且使單獨製造零件的成本更低，這兩個優點使 3D 列印在某些情況下是不可替代的。
  • 3d印表機的優點是什麼_學3d列印有前景嗎
    3d印表機的優點是什麼 　　3D印表機的優勢在於成本少、可以做出傳統技術做不出來的外形、列印出來的東西重量輕。 　　1、3D列印技術最突出的優點是無需機械加工或任何模具，就能直接從計算機圖形數據中生成任何形狀的零件，從而極大地縮短產品的研製周期，提高生產率和降低生產成本。與傳統技術相比通過摒棄生產線而降低了成本，大幅減少了材料浪費。 　　2、可以製造出傳統生產技術無法製造出的外形，讓人們可以更有效地設計出飛機機翼或熱交換器。
  • 土耳其大學研究人員評估3D列印在脊柱外科中的應用
    新穎的組件可以允許在脊柱外科手術中的新應用，包括術前計劃，外科手術模擬和潛在的可植入設備。脊柱外科的增材製造發展有關人體解剖學的良好知識以及在手術過程中識別界標的能力可能涉及很多知識，但這是正確進行手術幹預的重要要求。研究人員認為，傳統的術中技術，例如CT掃描和基於螢光檢查的方法，可能會導致手術時間延長，放射線暴露以及高昂的費用。
  • 3D列印槍枝殺傷力這麼強!領導人都害怕
    3D列印手槍隨著時代的發展，3d技術在世界舞臺上綻放出絢爛之花。在各行各業，我們都能常常看見3d技術的影子。在很久以前，沒有誰能想得到，3d也能用於列印。1986年，3d列印技術面世，然後逐漸普及，我們的生活也越來越離不開它了。我們平時見到的列印都屬於平面列印，而3d列印則是全方位，無死角地復刻樣品。在3d列印剛剛被研究出來的時候，它一般只運用於模具製作等工業製造方面，後來隨著這種技術普及，它就被用於多個行業，比如珠寶、工具、鞋包、建築器材等。甚至在12年，3d列印槍枝都被研發出來了。
  • 優秀,房山區3d列印骨架模型價格
    房山區3d列印骨架模型價格　　但是，對於那些生活在棲息地的人來說，白天會是一個優勢，但還有其他關鍵的考慮，如結構材料的選擇。「構成冰穹的材料必須在火星惡劣的環境中經受多年的使用，包括紫外線輻射、帶電粒子輻射，可能還有一些原子氧、高氯酸鹽以及沙塵。」Langley研究員Sheila Ann Thibelt說道。　　冰穹項目的研究人員正在尋求可以更快地從火星中提取水的方法。
  • 頂刊評述:金屬3D列印或成高溫合金的顛覆性技術!
    Reed教授研究團隊受邀在頂級期刊《Nature Communications》上發表評論文章，回顧高溫合金的歷史，討論3D列印對高溫合金的挑戰，並對該方向今後的發展進行展望。 高溫合金是指以鐵、鈷、鎳為基，能在600℃以上的高溫及一定應力作用下長期工作的一類金屬材料，又稱超級合金。其具有優異的高溫強度，良好的疲勞性能、斷裂韌性等綜合性能。
  • 了解什麼是3D列印
    經常會看到報導，3D列印汽車，列印巧克力，列印房子，甚至於列印器官，那什麼是3D列印？1D是線，2D是面，3D是體，3D列印就是想辦法列印出立體的結構。當然沒有問題，那我們最常見的兩種絲材列印的方法就是絲材疊加-FDM（熔融沉積製造）以及墨水直寫DIW，是目前最為常用的列印方式，價格從幾千到幾萬不等，ftm列印通過標準的絲材送入到噴頭中，在噴頭中加熱融化，擠出熔融的聚合物絲後，在外界低溫的環境下固化形成數百微米的絲，絲絲疊加構成面，面再構成3D實體，常用的fdm列印材料是聚乳酸絲材。