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利用激光增材制造技術三維打印鎳單晶,該技術可用于制造多種單晶材料,中國建材網,cnprofit.com
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利用激光增材制造技術三維打印鎳單晶,該技術可用于制造多種單晶材料
2022年07月14日    閱讀量:4269    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com  |  投稿

NIMS和大阪大學工程研究生院通過用大半徑平頂激光束(即在光束橫截面上強度均勻的激光束)輻照鎳粉,成功地制備出了只有極少數晶體缺陷的鎳單晶。該技術可用于制造多種單晶材料,包括用于噴氣發動機和燃氣輪機的耐熱材料。


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先前的研究已經報道,可以使用電子束添加劑制造來制造單晶中國建材網cnprofit.com。然而,這種技術需要昂貴的設備,并且由于需要產生真空,其操作成本也很高,限制了其廣泛使用。雖然激光增材制造可以使用更便宜的設備進行,但以前使用該技術制造單晶的努力已經失敗。當用激光束照射金屬粉末原料時,它熔化,形成固體鈥搇iquid接口。很難在界面附近沿同一方向生長晶粒,也很難防止因其凝固而形成應變誘導缺陷。


發現這一問題歸因于傳統高斯激光束(即在光束橫截面上具有鐘形強度的激光束)的強度分布,這導致形成由具有許多晶界的取向較低的晶粒組成的多晶體。這是尼姆鈥揙薩卡大學研究生院工程研究團隊成功地使用平頂激光束制造了單晶,在鎳粉上形成了平坦的熔池表面。單個晶粒沿同一方向生長,應變誘導缺陷較少。無晶界的單晶易開裂,在高溫下非常牢固。這項新技術提供了一種將晶體在凝固過程中產生的應變和開裂降至最低的方法。此外,該技術不需要使用籽晶,簡化了添加劑制造過程。


除鎳外,這種激光添加劑制造技術還可用于將其他金屬和合金加工成單晶物體。噴氣發動機和燃氣輪機部件的形狀越來越復雜,重量也越來越輕,使用耐熱鎳基高溫合金對這些部件進行增材制造的需求也越來越大。由于單晶在高溫下比多晶更強,因此它們作為耐熱材料的實際應用前景廣闊。預計全球將迅速加大研發力度,使用更廉價和廣泛使用的激光增材制造技術來實現這一目標。

這項研究發表在《添加劑制造快報》上。

標簽:原料動態,今日頭條,建材應用,建筑基材,機械設備,儀器儀表
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