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據外媒報道，美國德州農工大學（Texas A&M University）和空軍研究實驗室（AFR）的研究人員，開發了一種無缺陷3D打印馬氏體鋼零部件的技術。與同類鋼材相比，馬氏體鋼強度更高，更具成本效益，在航空航天、汽車和國防工業等領域均有應用。

該校材料科學與工程系負責人Ibrahim Karaman表示：“強韌鋼應用廣泛，但是通常很貴。馬氏體鋼是唯一的例外，每磅不到一美元，成本相對較低。我們開發了一個3D打印框架，可以將這些硬鋼打印成任意幾何形狀的無瑕疵物體。”

很多種合金是由鐵、碳和其它元素構成，而馬氏體鋼是通過將鋼設為高溫狀態再進行驟冷制成。在冷卻過程中，碳原子被困在鐵晶體中，使鋼材形成極好的強度。為了滿足不同的應用，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，3D打印技術提供了實用的解決方案。采用這種技術，可以用鋒利的激光束加熱和熔化一層又一層的金屬粉末，通過連接和堆疊，制造出復雜的物品。

然而，利用激光3D打印馬氏體鋼，可能產生非預期缺陷，比如材料內部出現氣孔。Karaman表示：“用于3D打印的原材料非常堅硬，但是，小孔會大大降低最終打印物體的強度。”研究團隊利用現有焊接數學模型，預測在不同激光速度和功率參數下，單層馬氏體鋼粉的熔化模式；然后分析這些模型中產生的缺陷數量和性質，并在此基礎上調整相應設置，以改進結果和預測能力。

最終創建的框架能夠正確預測，一套未經測試的新激光設置在打印鋼時是否會產生缺陷。這種創新預測技術，將縮短評估和尋找合適的馬氏體鋼打印參數的時間。工程學院研究生、該研究的主要作者Raiyan Seede表示：“測試所有激光設置的可能性，評估哪些可能導致缺陷，是非常耗時的，有時甚至無法做到這一點。通過結合實驗和建模，我們開發出簡單快捷的步進式過程，用來確定哪種設置最適合3D打印馬氏體鋼。”

據介紹，無缺陷打印馬氏體鋼的方法，也適用于其他金屬。Karaman稱：“我們簡化了3D打印金屬的藝術，使最終產品沒有氣孔，這是金屬添加劑制造行業的一次重大發展。”

來源：蓋世汽車