魔猴賬號(hào)登錄
- 短信快捷登錄
- 賬號(hào)密碼登錄
魔猴賬號(hào)登錄
魔猴君 行業(yè)資訊 793天前
17-4 PH 不銹鋼是一種沉淀硬化馬氏體不銹鋼,通常用于需要高強(qiáng)度和適度耐腐蝕性的應(yīng)用中。是一種具有高抗拉強(qiáng)度的材料,該牌號(hào)的強(qiáng)度是最常用的不銹鋼 304 和 316 的兩倍。來(lái)自美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院 (NIST)、威斯康星大學(xué)麥迪遜分校和阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的一組研究人員已經(jīng)確定了特定的 17-4 鋼成分,新發(fā)現(xiàn)可以幫助 17-4 PH 零件的生產(chǎn)商通過(guò)3D 打印來(lái)降低成本并提高制造靈活性。
stainless3D 打印的 17-4 不銹鋼的顯微圖像,顯微照片顯示 3D 打印不銹鋼內(nèi)部的細(xì)長(zhǎng)晶粒圖像左側(cè)的顏色代表合金中晶體的不同方向。© 威斯康星大學(xué)麥迪遜分校
成分配比改變打印結(jié)果
3D打印金屬特別復(fù)雜,部分原因是在此過(guò)程中溫度變化如此之快。盡管與傳統(tǒng)制造相比具有優(yōu)勢(shì),但某些成分配比的3D打印可能會(huì)產(chǎn)生過(guò)于不一致的結(jié)果。
PBF金屬的增材制造基本上是用激光等高功率源將數(shù)百萬(wàn)個(gè)微小的金屬粉末顆?!昂附印背梢粋€(gè)整體,通過(guò)將金屬粉末熔化成液體再將它們冷卻成固體,根據(jù)NIST科學(xué)家張帆,金屬3D打印的冷卻速度很高,有時(shí)甚至高于每秒一百萬(wàn)攝氏度,而這種極端的非平衡條件帶來(lái)了一系列非凡的測(cè)量挑戰(zhàn)。
根據(jù)NIST科學(xué)家張帆,由于材料加熱和冷卻如此迅速,材料內(nèi)原子的排列或晶體結(jié)構(gòu)迅速變化,難以確定。在不了解3D打印鋼的晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生了什么的情況下,研究人員多年來(lái)一直在嘗試3D 打印17-4 PH不銹鋼,打印結(jié)果的晶體結(jié)構(gòu)必須恰到好處 – 一種稱(chēng)為馬氏體的材料 – 才能展示其備受追捧的材料特性。
© 3D科學(xué)谷白皮書(shū)
XRD洞悉打印過(guò)程
那么,在快速溫度變化期間會(huì)發(fā)生什么?
為了找到一種獲得馬氏體3D打印結(jié)果的方法,研究人員利用同步加速器 X 射線衍射(或 XRD) 來(lái)觀察在毫秒內(nèi)發(fā)生的結(jié)構(gòu)快速變化。
通過(guò)X 射線衍射 (XRD) 觀察在毫秒內(nèi)發(fā)生的結(jié)構(gòu)快速變化,是材料科學(xué)和工程的一項(xiàng)基礎(chǔ)技術(shù),提供有關(guān)明確定義的結(jié)構(gòu)的信息,例如多層材料中的晶格或界面。
根據(jù)威斯康星大學(xué)麥迪遜分校機(jī)械工程陳教授,在 XRD 過(guò)程中,X 射線與材料相互作用,會(huì)形成一種信號(hào),就像獲取與材料特定晶體結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的指紋一樣。
該團(tuán)隊(duì)繪制了晶體結(jié)構(gòu)在3D打印過(guò)程中的變化情況,揭示了他們控制的某些因素(例如粉末金屬的成分)如何影響整個(gè)過(guò)程。
雖然鐵是 17-4 PH 鋼的主要成分,但合金的成分可以包含不同數(shù)量的多達(dá)十幾種不同的化學(xué)元素。研究人員現(xiàn)在以清晰的3D打印過(guò)程中的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)圖像為指導(dǎo),能夠微調(diào)鋼的組成,找到一組僅包括鐵、鎳、銅、鈮和鉻的成分。
成分控制確實(shí)是3D打印合金的關(guān)鍵,通過(guò)控制成分,能夠控制3D打印過(guò)程的固化方式。研究人員還表明,在很寬的冷卻速率范圍內(nèi),比如每秒 1,000 到 1000 萬(wàn)攝氏度之間,成分始終能產(chǎn)生完全馬氏體 17-4 PH 鋼。
這項(xiàng)新研究也可能在 17-4 PH 鋼領(lǐng)域引起轟動(dòng),而且基于 XRD 的方法還可以用于優(yōu)化其他合金以進(jìn)行更可預(yù)測(cè)的3D 打印,尤其是XRD 所揭示的信息可用于構(gòu)建和測(cè)試旨在預(yù)測(cè)3D打印零部件質(zhì)量的計(jì)算機(jī)模型。
來(lái)源:3D科學(xué)谷