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【中國智能制造網(wǎng) 技術(shù)前沿】近日，美國勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室成功3D打了常見的“海洋級(jí)”不銹鋼316L。在某些條件下，3D打印的316L產(chǎn)品強(qiáng)度比用傳統(tǒng)工藝制成的產(chǎn)品高3倍，并且延展性更好。
美國研發(fā)海洋級(jí)3D打印不銹鋼 強(qiáng)度超群
美國勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室(LLNL)近日又在金屬3D打印方面取得了新的突破 — 通過與佐治亞理工大學(xué)、美國俄勒岡州立大學(xué)和艾姆斯國家實(shí)驗(yàn)室合作，他們成功3D打了常見的“海洋級(jí)”不銹鋼316L(含碳量低，耐腐蝕，延展性高，廣泛用于制造石油管道、發(fā)動(dòng)機(jī)零件等)。更棒的是，通過測(cè)試他們發(fā)現(xiàn)，在某些條件下，3D打印的316L產(chǎn)品強(qiáng)度比用傳統(tǒng)工藝制成的產(chǎn)品高3倍，并且延展性更好。
“我們現(xiàn)在可以在實(shí)驗(yàn)室中真正打印316L，而它的性能的確比用傳統(tǒng)方法制造的要好。”團(tuán)隊(duì)表示，“這無疑是一個(gè)巨大的突破，既提高了3D打印的吸引力，又縮短了它與傳統(tǒng)工藝間的差距。”
研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，他們的這項(xiàng)成果可能引起航空航天、汽車和油氣行業(yè)的興趣，因?yàn)檫@些領(lǐng)域采用的設(shè)備經(jīng)常需要應(yīng)對(duì)惡劣的天氣，而3D打印316L具有的更高強(qiáng)度和延展性正好可以滿足這樣的要求。
當(dāng)然，要讓3D打印的316L產(chǎn)品達(dá)到質(zhì)量要求并通過嚴(yán)格的測(cè)試絕非易事。其中大的困難在于用激光熔融會(huì)造成較高的孔隙率。這會(huì)導(dǎo)致打印件容易斷裂。而這樣的部件如果用于發(fā)動(dòng)機(jī)等對(duì)強(qiáng)度要求較高的設(shè)備會(huì)成為巨大的安全隱患。
所幸，研究人員終采用一種密度優(yōu)化工藝，通過計(jì)算機(jī)建模改善了不銹鋼的底層微觀結(jié)構(gòu)，很好地解決了這個(gè)問題。他們用兩種不同的激光3D打印機(jī)打印出了316L的薄板，然后對(duì)它們進(jìn)行了機(jī)械測(cè)試。值得一提的是，激光熔融令打印件產(chǎn)生了一種分層的類細(xì)胞結(jié)構(gòu)。而團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，通過調(diào)整這些結(jié)構(gòu)，他們可以控制打印件的物理特性。這就是3D打印的316L產(chǎn)品性能優(yōu)于傳統(tǒng)工藝制造的316L的根本原因。
LLNL的這項(xiàng)研究成果十分有意義，不僅會(huì)改變大企業(yè)制造不銹鋼部件的方式，而且可以幫助科學(xué)家進(jìn)行更深入的研究，比如理解3D打印金屬件的性能與其結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。同時(shí)，研究采用的方法還可以被應(yīng)用于其它非不銹鋼的可3D打印金屬材料，創(chuàng)造出更多的可能性。
目前，團(tuán)隊(duì)已經(jīng)將研究的論文發(fā)表到了《Nature Materials》雜志上。
(原標(biāo)題：突破：美科學(xué)家成功3D打印海洋級(jí)不銹鋼，成品強(qiáng)度是傳統(tǒng)的3倍！)
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