(資料圖片)

中國航空報訊：雖然3D打印技術確實可以有效生產復雜的金屬部件，但這些物品在受力和加熱時往往會變形。由于麻省理工學院開發的一項新技術，這種尷尬可能很快就不會再出現了。現有的3D打印金屬部件的問題在于一種被稱為“蠕變”的現象，其中持續的機械應力和高熱導致金屬永久變形。當金屬是由細小的晶粒組成時，蠕變尤其容易發生，而3D打印的金屬就屬于這種情況。

在Zachary Cordero教授的領導下，麻省理工學院的一個團隊已經開發出一種熱處理工藝，使這些晶粒變大，從而不容易發生蠕變。這是一種被稱為定向再結晶的現有技術的變種。

在實驗室測試中，3D打印的鎳合金棒最初被放置在一個感應線圈正下方的室溫水盆中，然后以不同的速度緩慢地通過線圈向上拉。這樣做將每根棒的一部分加熱到1200℃至1245℃的溫度，從而在線圈和水之間的金屬內產生一個陡峭的熱梯度。

這種梯度反過來導致金屬的微觀晶粒轉變為大得多的“柱狀”晶粒。正如這個詞所暗示的那樣，新的晶粒采取了柱子的形式，與金屬內最大應力軸對齊。

最佳效果發生在1235℃的溫度和每小時2.5毫米的拉伸速度下，并且科學家正在努力提高這一速度，其他組合可能對其他金屬有更好的效果。事實上，根據3D打印部件的預期用途，通過在處理過程中改變溫度和速度，可以在單個項目中改變晶粒結構。

研究人員現在計劃在類似于燃氣輪機或噴氣發動機葉片的結構上測試該技術，這些葉片必須承受持續的機械應力和高熱。如果它們確實被證明不容易發生蠕變，它可能為更好、更有效的設計鋪平道路。

Cordero說：“新的葉片的幾何形狀將使陸基燃氣渦輪機以及最終的航空發動機更加節能。從基線的角度來看，這可能會帶來更低的二氧化碳排放并提高這些設備的效率。”

關于這項研究的論文最近發表在《增材制造》雜志上。

關鍵詞： 金屬部件