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皓天鑫
【中國智能制造網(wǎng) 企業(yè)動態(tài)】 3D打印是一種折衷技術(shù)，用于幾乎所有您能想到的行業(yè)的應(yīng)用，從簡單地用塑料或純金屬制造出來。但用于制造具有導(dǎo)電性和磁性等特殊性能的材料可能還有很長的路要走。
許多研究人員已經(jīng)開發(fā)出3D打印磁鐵的不同方法，近為該領(lǐng)域做出貢獻的組織是美國能源部關(guān)鍵材料研究所(CMI)使用3D激光金屬打印技術(shù)來優(yōu)化永磁材料，該研究所認為，該材料可能是用于某些應(yīng)用的昂貴的稀土釹鐵硼(NdFeB)磁體的更經(jīng)濟的替代品。
CMI使用的合金由鈰組成，它是一種價格較低且稀有的稀土元素，以及鈷，鐵和銅。研究人員3D打印了各種樣本，展示了一系列成分。
“這是一種已知的磁體材料，但我們想重新審視它，看看我們是否能夠找到更出色的磁性。”CMI科學(xué)家Ryan Ott說。 “有了四個元素，就有了大量的作品可供您選擇。使用3D打印大大加快了搜索過程。”
用傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法生產(chǎn)磁體可能需要幾周的時間，但3D打印只需要兩個小時。研究人員確定了有前景的樣品，然后使用傳統(tǒng)鑄造方法制作了第二套樣品，并將其與原始樣品進行比較，看看他們之間的差距。
CMI科學(xué)家Ikenna Nlebedim表示：“由于需要開發(fā)必要的微觀結(jié)構(gòu)，因此使用激光印刷來識別大塊材料的潛在永磁體相是非常具有挑戰(zhàn)性的。 “但是這項研究表明，增材制造可以作為快速經(jīng)濟地制造永磁合金的有效工具。”
該研究記錄在題為《用于永磁應(yīng)用的Ce-Co-Fe-Cu系統(tǒng)的快速評估》的論文中，作者包括F. Meng，R.P. Chaudhary，K. Ganhda，I.C. Nlebedim，A.Palasyuk，E.Simsek，M.J.Kramer和R.T.Ott。“通過將不同比例的合金粉末加入由激光產(chǎn)生的熔池中，通過激光工程網(wǎng)成形(LENS)合成具有受控組成的大塊樣品的陣列”，該論文解釋說。
“基于對LENS印刷樣品的磁性評估，制備了具有不同F(xiàn)e(5-20at。%)和Co(60-4t。%)組成的電弧熔化和鑄錠，同時保持恒定的Ce( 16原子%)和Cu(19原子%)含量。在鑄態(tài)和熱處理樣品中分析了不同化學(xué)成分的微觀結(jié)構(gòu)和相的演變以及它們對磁性的依賴性。在LENS印刷和鑄造樣品中，我們發(fā)現(xiàn)佳的磁性對應(yīng)于主要單相Ce(CoFeCu)5微結(jié)構(gòu)，其中高矯頑力(Hc> 10kOe)可以在沒有任何微觀結(jié)構(gòu)細化的情況下實現(xiàn)。”
關(guān)鍵材料研究所是美國能源部艾姆斯實驗室牽頭的能源創(chuàng)新中心，由能效和可再生能源辦公室的先進制造辦公室支持。 CMI正在研究如何減少或消除對稀土金屬和目前對清潔能源至關(guān)重要的其他材料的依賴。
(原標(biāo)題：關(guān)鍵材料研究所開發(fā)更便宜的3D打印磁體)
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