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中國(guó)航空?qǐng)?bào)訊：雖然3D打印技術(shù)確實(shí)可以有效生產(chǎn)復(fù)雜的金屬部件，但這些物品在受力和加熱時(shí)往往會(huì)變形。由于麻省理工學(xué)院開發(fā)的一項(xiàng)新技術(shù)，這種尷尬可能很快就不會(huì)再出現(xiàn)了?，F(xiàn)有的3D打印金屬部件的問(wèn)題在于一種被稱為“蠕變”的現(xiàn)象，其中持續(xù)的機(jī)械應(yīng)力和高熱導(dǎo)致金屬永久變形。當(dāng)金屬是由細(xì)小的晶粒組成時(shí)，蠕變尤其容易發(fā)生，而3D打印的金屬就屬于這種情況。

在Zachary Cordero教授的領(lǐng)導(dǎo)下，麻省理工學(xué)院的一個(gè)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開發(fā)出一種熱處理工藝，使這些晶粒變大，從而不容易發(fā)生蠕變。這是一種被稱為定向再結(jié)晶的現(xiàn)有技術(shù)的變種。

在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中，3D打印的鎳合金棒最初被放置在一個(gè)感應(yīng)線圈正下方的室溫水盆中，然后以不同的速度緩慢地通過(guò)線圈向上拉。這樣做將每根棒的一部分加熱到1200℃至1245℃的溫度，從而在線圈和水之間的金屬內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)陡峭的熱梯度。

這種梯度反過(guò)來(lái)導(dǎo)致金屬的微觀晶粒轉(zhuǎn)變?yōu)榇蟮枚嗟摹爸鶢睢本Я！Ｕ邕@個(gè)詞所暗示的那樣，新的晶粒采取了柱子的形式，與金屬內(nèi)最大應(yīng)力軸對(duì)齊。

最佳效果發(fā)生在1235℃的溫度和每小時(shí)2.5毫米的拉伸速度下，并且科學(xué)家正在努力提高這一速度，其他組合可能對(duì)其他金屬有更好的效果。事實(shí)上，根據(jù)3D打印部件的預(yù)期用途，通過(guò)在處理過(guò)程中改變溫度和速度，可以在單個(gè)項(xiàng)目中改變晶粒結(jié)構(gòu)。

研究人員現(xiàn)在計(jì)劃在類似于燃?xì)廨啓C(jī)或噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的結(jié)構(gòu)上測(cè)試該技術(shù)，這些葉片必須承受持續(xù)的機(jī)械應(yīng)力和高熱。如果它們確實(shí)被證明不容易發(fā)生蠕變，它可能為更好、更有效的設(shè)計(jì)鋪平道路。

Cordero說(shuō)：“新的葉片的幾何形狀將使陸基燃?xì)鉁u輪機(jī)以及最終的航空發(fā)動(dòng)機(jī)更加節(jié)能。從基線的角度來(lái)看，這可能會(huì)帶來(lái)更低的二氧化碳排放并提高這些設(shè)備的效率。”

關(guān)于這項(xiàng)研究的論文最近發(fā)表在《增材制造》雜志上。

關(guān)鍵詞： 金屬部件