北卡羅萊納州立大學(xué)的研究人員使用3D打印的鐵基非晶金屬（金屬玻璃）合金，可用于制造更高效的電動機和其他設(shè)備。 研究人員生產(chǎn)的鐵合金比其關(guān)鍵鑄件厚度大15倍。

無定形金屬，也稱為金屬玻璃，是具有無序原子尺度結(jié)構(gòu)的固體金屬材料。它們在固態(tài)下是非晶態(tài)的，并具有良好的導(dǎo)電性，使它們可用于變壓器。一些研究人員研究了使用非晶態(tài)金屬作為人體植入物的生物材料。

制造非晶態(tài)金屬的問題是需要快速冷卻以防止形成晶體結(jié)構(gòu)。這通常限制了科學(xué)家們僅在非常薄的層中制造非晶態(tài)金屬。

然而，使用3D打印技術(shù)，北卡羅來納州立大學(xué)的研究人員可能已經(jīng)找到了一種更大規(guī)模的生產(chǎn)金屬玻璃的方法，其超越了材料的關(guān)鍵鑄造厚度。

“使用增材制造或3D打印生產(chǎn)尺寸大于關(guān)鍵鑄件厚度的金屬玻璃的想法已經(jīng)存在了十多年，”博士Zaynab Mahbooba解釋道。北卡羅來納州立大學(xué)材料科學(xué)與工程系的學(xué)生。 “但這是第一次發(fā)表的作品，表明我們可以做到。我們能夠以比其關(guān)鍵鑄造厚度大15倍的規(guī)模生產(chǎn)無定形鐵合金?！?/span>

金屬玻璃3D打印工藝通過熔化20微米金屬粉末層，一次一層地工作。由于層薄，金屬很快冷卻并保持其無定形非晶性質(zhì)。但不像其他印刷技術(shù)那樣產(chǎn)生明顯的層狀結(jié)構(gòu)，該過程產(chǎn)生均勻的金屬玻璃物體。

“這是一個證明我們可以做到這一點的概念證明，”北卡羅來納州立大學(xué)工業(yè)系統(tǒng)與工程系杰出教授愛德華·P·費茨說。 “這種技術(shù)沒有理由不能用于生產(chǎn)任何非晶合金?！?/span>

Harrysson補充說：“一些金屬玻璃已經(jīng)顯示出在電動機中使用的巨大潛力，減少了余熱，并將更多的電力從電磁場轉(zhuǎn)化為電力?！?/span>

雖然研究人員將不得不繼續(xù)進(jìn)行反復(fù)試驗研究，以便為特定應(yīng)用找到理想的合金成分，但他們相信他們的工作可能會為創(chuàng)造耐磨材料創(chuàng)造巨大的機會，這些材料包括高強度材料和輕量級3D打印結(jié)構(gòu)。

“由于我們在談?wù)撛霾闹圃?，我們可以生產(chǎn)這些具有各種復(fù)雜幾何形狀的金屬玻璃，這也有助于它們在各種應(yīng)用中的實用性，”Harrysson說。

一份研究論文記錄了“應(yīng)用材料今日”期刊上發(fā)表的“鐵基塊狀金屬玻璃大于臨界鑄件厚度的添加制造”的發(fā)現(xiàn)。