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如何將3D打印技術(shù)用于制造非晶態(tài)金屬

發(fā)布時間：2017-03-07 08:19:31 瀏覽次數(shù)：

文章來源于：www.sartitr.net

文章概述：激光3D打印技術(shù)加工非晶態(tài)金屬的難點在于，由于基于粉末床的激光3D打印是一種逐點離散熔覆沉積的成型方法。東莞創(chuàng)域手板—3D打印手板

非晶態(tài)金屬集眾多優(yōu)異性能于一身，如高強度、高硬度、耐磨以及耐腐蝕等。這些優(yōu)異的性能使其在航空航天、汽車船舶、裝甲防護、精密儀器、電力、能源、電子、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域都存在廣泛的應(yīng)用前景。

激光3D打印技術(shù)加工非晶態(tài)金屬的難點在于，由于基于粉末床的激光3D打印是一種逐點離散熔覆沉積的成型方法，其每點所受激光加熱面積較小，熔池的熱量可以迅速向基體擴散；如果熔池的冷卻速率高于所打印金屬材料形成非晶態(tài)所需的臨界冷卻速率，則熔體在冷凝的過程中不發(fā)生晶化，即獲得非晶態(tài)；逐層沉積則可制備具有復(fù)雜形狀、無尺寸限制的非晶態(tài)金屬構(gòu)件。

通過真空操作環(huán)境中主要利用將工作臺外側(cè)設(shè)置冷卻液工作池，保證所制備的金屬構(gòu)件始終處于較低溫度，提高金屬構(gòu)件熔池附近的溫度梯度，從而快速高效地擴散掉金屬構(gòu)件熔池附近熱量，進而避免晶化的發(fā)生。粉末床工作臺安裝在冷卻液工作池內(nèi)，工作臺外周環(huán)繞有多層循環(huán)冷卻水管，循環(huán)冷卻水管的主體置于所述冷卻液工作池內(nèi)，循環(huán)冷卻水管的進、出水管穿過所述冷卻液工作池并置于真空手套箱外。

在打印過程中，激光3D打印成形的金屬構(gòu)件始終浸泡于冷卻液中，冷卻液的液面低于激光打印層面且保持在預(yù)設(shè)的高度，冷卻液的液面上升速率與激光3D成形金屬構(gòu)件的堆積速率相等。從而保證激光熔池的熱量可以高效快速地通過金屬構(gòu)件基體和冷卻液輸送掉。通過調(diào)節(jié)冷卻液流量控制閥，控制冷卻液液面上升速度，使冷卻液液面始終低于激光打印層面一定距離，保證金屬構(gòu)件熔池的熱量可以快速地經(jīng)金屬構(gòu)件基體流向冷卻液;循環(huán)冷卻水管環(huán)繞工作臺多層并置于冷卻液工作池內(nèi)，可以及時帶走冷卻液熱量，降低冷卻液溫度。

在利用激光3D打印技術(shù)成形金屬構(gòu)件的過程中，熔池附近的熱量主要通過所制備的金屬構(gòu)件基體向外傳導(dǎo)，激光熔池的冷卻速率主要取決于金屬構(gòu)件基體內(nèi)部的溫度梯度。對于成型需要較高冷卻速率的非晶態(tài)金屬構(gòu)件，較低的基體溫度梯度會使熔池的熱量無法快速擴散出去，導(dǎo)致熔池在冷凝的過程中發(fā)生晶化，導(dǎo)致無法獲得全非晶態(tài)的金屬構(gòu)件，降低金屬構(gòu)件的性能。通過提高熔池的冷卻速率，來達到激光3D打印成形非晶態(tài)金屬構(gòu)件的目的。

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