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中國航空報訊：雖然3D打印技術(shù)確實可以有效生產(chǎn)復(fù)雜的金屬部件，但這些物品在受力和加熱時往往會變形。由于麻省理工學(xué)院開發(fā)的一項新技術(shù)，這種尷尬可能很快就不會再出現(xiàn)了?，F(xiàn)有的3D打印金屬部件的問題在于一種被稱為“蠕變”的現(xiàn)象，其中持續(xù)的機械應(yīng)力和高熱導(dǎo)致金屬永久變形。當(dāng)金屬是由細小的晶粒組成時，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)院的一個團隊已經(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。

在實驗室測試中，3D打印的鎳合金棒最初被放置在一個感應(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)生一個陡峭的熱梯度。

這種梯度反過來導(dǎo)致金屬的微觀晶粒轉(zhuǎn)變?yōu)榇蟮枚嗟摹爸鶢睢本Я?。正如這個詞所暗示的那樣，新的晶粒采取了柱子的形式，與金屬內(nèi)最大應(yīng)力軸對齊。

最佳效果發(fā)生在1235℃的溫度和每小時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，其他組合可能對其他金屬有更好的效果。事實上，根據(jù)3D打印部件的預(yù)期用途，通過在處理過程中改變溫度和速度，可以在單個項目中改變晶粒結(jié)構(gòu)。

研究人員現(xiàn)在計劃在類似于燃氣輪機或噴氣發(fā)動機葉片的結(jié)構(gòu)上測試該技術(shù)，這些葉片必須承受持續(xù)的機械應(yīng)力和高熱。如果它們確實被證明不容易發(fā)生蠕變，它可能為更好、更有效的設(shè)計鋪平道路。

Cordero說：“新的葉片的幾何形狀將使陸基燃氣渦輪機以及最終的航空發(fā)動機更加節(jié)能。從基線的角度來看，這可能會帶來更低的二氧化碳排放并提高這些設(shè)備的效率?！?/p>

關(guān)于這項研究的論文最近發(fā)表在《增材制造》雜志上。

關(guān)鍵詞： 金屬部件