NIST 和阿贡国家实验室采用增材制造生产高强度不锈钢
据设计新闻网站 3 月 XNUMX 日报道，美国国家标准与技术研究院 (NIST)、威斯康星大学麦迪逊分校和阿贡国家实验室的研究人员创造了一种现存最坚固的不锈钢， 17-4沉淀硬化（PH）不锈钢 创新了一种3D打印方法，可以打印出与传统方法制造的不锈钢具有相同特性的不锈钢。
这种不锈钢是一种坚固的耐腐蚀合金，用于建造货船、客机和核电站。 这项创新标志着 3-17 PH 钢在保留其原有特性的同时，可以连续进行 4D 打印。
虽然使用 3D 打印制造塑料零件在各个行业变得越来越普遍，但基于粉末的金属增材制造 (AD) 却更加复杂，部分原因是打印过程中温度变化非常快，粉末会在短时间内经历快速波动一段的时间。 金属的增材制造本质上是使用激光等高能量源将数百万个微小的粉末状颗粒焊接在一起，将它们熔化成液体，然后冷却成固体。
但由于冷却速率高，造成极端的非平衡状态，快速加热和冷却的过程会导致钢中原子的晶体结构发生快速变化，从而无法确定材料中发生了什么原子水平，因此无法做出精确的晶体结构，无法确定打印材料的最佳状态。
为了解决这些问题，研究人员使用同步 X 射线衍射 (XRD) 来研究快速温度变化期间的晶体结构，因此他们可以确定打印过程中马氏体的内部结构。 研究人员在打印过程中使用阿贡的高级光子源 (APS) 将高能 X 射线射入钢样品中。 通过这种方式，研究人员能够绘制出钢的晶体结构在打印过程中是如何变化的。
虽然铁是 17-4 PH 钢的主要成分，但其具体成分包括多达 12 种不同的化学元素。 通过更清楚地了解 3D 打印过程中钢的结构变化，研究人员可以微调这种钢的成分，从而控制 3D 打印结果。 这种方法也可以应用于其他材料，使用 XRD 优化其他合金以进行 3D 打印，并为构建和测试可以预测打印部件最终质量的计算机模型提供有用的信息。