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研究员利用3D打印技术力破钨材料脆性难点

发布时间:2021-05-25 14:23:24作者:原创阅读:1411

 

摘要:近日,德国卡尔斯鲁厄技术学院(KIT)的研究人员现在通过采用一种称为电子束熔化(EBM)的增材制造技术来解决钨加工中存在的脆性问题。所得的无裂纹金属可用于高温组件,例如火箭喷嘴熔炉加热元件或聚变反应堆和医学成像系统的零件……

 

aau讯(编辑 吴昕烜)众所周知,钨具有许多优良的性能。它耐腐蚀,其熔点为3422°C,是所有金属中最高的,因此使其成为在极端温度下工作的组件的理想材料。但是,存在一个问题:它在室温下非常脆,这意味着很难使用常规技术进行处理。

研究员利用3D打印技术力破钨材料脆性难点

为此,德国卡尔斯鲁厄技术学院(KIT)的研究人员现在通过采用一种称为电子束熔化(EBM)的增材制造技术来解决钨加工中的问题,从而解决了这一问题。所得的无裂纹金属可用于高温组件,例如火箭喷嘴熔炉加热元件或聚变反应堆和医学成像系统的零件。

 

KIT研究团队由应用材料学院材料科学与工程学院(IAM-WK)的Steffen Antusch领导,研究了几种使用增材制造(也称为3D打印)的方法来制造几乎不需要后期加工的钨组件。在他们的最新工作中,他们使用EBM来减少加工过程中钨的应变,从而生产出无裂纹且易于处理的柔软材料。

 

EBM技术使用在真空中加速的电子束来熔化金属粉末。通过移动电子束,有可能以叠加方式(即逐层)从金属中产生3D分量。该技术最初是为需要高加工温度的钛合金材料开发的。

 

基于此Antusch和他的同事们用EBM机中的电子束在钨金属粉末上进行3D打印,以便在熔化钨金属粉末之前对其进行预热。研究人员解释说,这种预加热程序可以减少金属的变形和固有应力,从而使处理在室温下容易破裂但在热时会变形的材料成为可能。

 

与其他技术(例如激光打印)相比,这种新方法在生产无裂纹的钨方面要好得多,Antusch表示,与粉末注射成型不同,粉末注射成型是另一种广泛使用的先进制造技术,用于制造复杂的大体积网状部件。采用这种新方法,用户不需要昂贵的工具,就可以自由设计打印零件”。

 

IAM-WK的研究人员参与了亥姆霍兹协会和欧洲聚变计划(EUROfusion)的工作,其长期目标是开发用于聚变能和医学工程中高温应用的材料和工艺。他们现在计划表征和测试用于此类应用的打印钨材料的机械性能。

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