激光做“錘”，三維列印新策略革新“打鐵”工藝
發佈時間：2025.02.08
參觀次數：132次 在古代，人們把在高溫下燒紅的生鐵反復錘打，最終使生鐵轉化為鋼。 現在，英國劍橋大學領導的一個小組革新了科技，開發出一種三維（3D）列印金屬的新方法，可以在列印過程中將結構變化“程式設計”到金屬合金中，微調它們的效能，而無需使用已延續了數千年的“加熱鍛打”工藝。 該方法可降低成本，更有效地利用資源。 研究結果發表在30日的《自然·通訊》雜誌上。
現時3D列印科技的主要缺點之一是無法以相同的管道控制內部結構。 此次，團隊開發了一種3D列印金屬的新策略，可在資料被激光熔化時對內部結構進行高度控制。 通過控制資料在熔化後凝固的管道，以及在此過程中產生的熱量，研究人員可以對最終資料的性質進行程式設計。
而當3D列印的金屬部件被放置在相對較低的溫度下時，它會觸發微觀結構的受控重構，這一策略可以完全控制金屬的强度和韌性。
研究人員發現，在3D列印過程中，激光可以被用作微型“錘子”，使金屬變硬。 然而，用相同的激光第二次熔化金屬會使其結構鬆弛，從而允許在將零件放入爐中時進行結構的重新配寘。 他們的3D列印鋼材經過理論設計和實驗驗證，其效能可與加熱和鍛打製成的鋼材相媲美。
鋼和鐵，從構成元素上來說，並無太大區別。 鐵可以被煉成鋼。 簡單來說，經過高溫煆燒等工序，鐵中的含碳量降低了，就成了鋼。 鋼製品强度高、韌性好、耐高溫、耐腐蝕、易加工……多種優點讓它一下子甩開了鐵好幾個檔次。 這些微妙而複雜的化學過程，如今在3D列印中得到了複現。 研究團隊用激光改變金屬材料的內部結構，從而控制資料效能。 我們還會在鋼中加入鉻、錳等元素，未來3D列印的鋼材或許也能繼續陞級，呈現出不同的合金鋼特性。
現時3D列印科技的主要缺點之一是無法以相同的管道控制內部結構。 此次，團隊開發了一種3D列印金屬的新策略，可在資料被激光熔化時對內部結構進行高度控制。 通過控制資料在熔化後凝固的管道，以及在此過程中產生的熱量，研究人員可以對最終資料的性質進行程式設計。
而當3D列印的金屬部件被放置在相對較低的溫度下時，它會觸發微觀結構的受控重構，這一策略可以完全控制金屬的强度和韌性。
研究人員發現，在3D列印過程中，激光可以被用作微型“錘子”，使金屬變硬。 然而，用相同的激光第二次熔化金屬會使其結構鬆弛，從而允許在將零件放入爐中時進行結構的重新配寘。 他們的3D列印鋼材經過理論設計和實驗驗證，其效能可與加熱和鍛打製成的鋼材相媲美。
鋼和鐵，從構成元素上來說，並無太大區別。 鐵可以被煉成鋼。 簡單來說，經過高溫煆燒等工序，鐵中的含碳量降低了，就成了鋼。 鋼製品强度高、韌性好、耐高溫、耐腐蝕、易加工……多種優點讓它一下子甩開了鐵好幾個檔次。 這些微妙而複雜的化學過程，如今在3D列印中得到了複現。 研究團隊用激光改變金屬材料的內部結構，從而控制資料效能。 我們還會在鋼中加入鉻、錳等元素，未來3D列印的鋼材或許也能繼續陞級，呈現出不同的合金鋼特性。
