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據(jù)外媒報(bào)道，美國(guó)德州農(nóng)工大學(xué)（Texas A&M University）和空軍研究實(shí)驗(yàn)室（AFR）的研究人員，開(kāi)發(fā)了一種無(wú)缺陷3D打印馬氏體鋼零部件的技術(shù)。與同類鋼材相比，馬氏體鋼強(qiáng)度更高，更具成本效益，在航空航天、汽車(chē)和國(guó)防工業(yè)等領(lǐng)域均有應(yīng)用。

該校材料科學(xué)與工程系負(fù)責(zé)人Ibrahim Karaman表示：“強(qiáng)韌鋼應(yīng)用廣泛，但是通常很貴。馬氏體鋼是唯一的例外，每磅不到一美元，成本相對(duì)較低。我們開(kāi)發(fā)了一個(gè)3D打印框架，可以將這些硬鋼打印成任意幾何形狀的無(wú)瑕疵物體。”

很多種合金是由鐵、碳和其它元素構(gòu)成，而馬氏體鋼是通過(guò)將鋼設(shè)為高溫狀態(tài)再進(jìn)行驟冷制成。在冷卻過(guò)程中，碳原子被困在鐵晶體中，使鋼材形成極好的強(qiáng)度。為了滿足不同的應(yīng)用，需要將馬氏體鋼（特別是一種低合金馬氏體鋼）制成不同形狀和大小的物體。這時(shí)，3D打印技術(shù)提供了實(shí)用的解決方案。采用這種技術(shù)，可以用鋒利的激光束加熱和熔化一層又一層的金屬粉末，通過(guò)連接和堆疊，制造出復(fù)雜的物品。

然而，利用激光3D打印馬氏體鋼，可能產(chǎn)生非預(yù)期缺陷，比如材料內(nèi)部出現(xiàn)氣孔。Karaman表示：“用于3D打印的原材料非常堅(jiān)硬，但是，小孔會(huì)大大降低最終打印物體的強(qiáng)度。”研究團(tuán)隊(duì)利用現(xiàn)有焊接數(shù)學(xué)模型，預(yù)測(cè)在不同激光速度和功率參數(shù)下，單層馬氏體鋼粉的熔化模式；然后分析這些模型中產(chǎn)生的缺陷數(shù)量和性質(zhì)，并在此基礎(chǔ)上調(diào)整相應(yīng)設(shè)置，以改進(jìn)結(jié)果和預(yù)測(cè)能力。

最終創(chuàng)建的框架能夠正確預(yù)測(cè)，一套未經(jīng)測(cè)試的新激光設(shè)置在打印鋼時(shí)是否會(huì)產(chǎn)生缺陷。這種創(chuàng)新預(yù)測(cè)技術(shù)，將縮短評(píng)估和尋找合適的馬氏體鋼打印參數(shù)的時(shí)間。工程學(xué)院研究生、該研究的主要作者Raiyan Seede表示：“測(cè)試所有激光設(shè)置的可能性，評(píng)估哪些可能導(dǎo)致缺陷，是非常耗時(shí)的，有時(shí)甚至無(wú)法做到這一點(diǎn)。通過(guò)結(jié)合實(shí)驗(yàn)和建模，我們開(kāi)發(fā)出簡(jiǎn)單快捷的步進(jìn)式過(guò)程，用來(lái)確定哪種設(shè)置最適合3D打印馬氏體鋼。”

據(jù)介紹，無(wú)缺陷打印馬氏體鋼的方法，也適用于其他金屬。Karaman稱：“我們簡(jiǎn)化了3D打印金屬的藝術(shù)，使最終產(chǎn)品沒(méi)有氣孔，這是金屬添加劑制造行業(yè)的一次重大發(fā)展。”

來(lái)源：蓋世汽車(chē)