2020年12月9日
近年来，使用激光束和电子束“打印”具有复杂形状的工程物体已经成为可能，而传统制造无法实现这些形状。
金属材料的增材制造(AM)工艺，或称3D打印，涉及到在亚毫米尺度的“池”中熔化和熔化细级粉末颗粒——每一粒大约比一粒沙滩沙子细10倍——这些亚博网站下载颗粒是由激光或电子束聚焦在材料上产生的。yabo214
“高度聚焦的光束提供精美的控制，使得能够在打印对象的关键位置中的”调整“属性，“UC Santa Barbara工程学院的材料和副院长特雷萨波洛克说。亚博网站下载“不幸的是，在能源、太空和核应用中，许多用于极端热密集和化学腐蚀环境的先进金属合金与AM工艺不兼容。”
发现新的AM兼容材料的挑战是针对Pollock的世界知名科学家对Pollock的挑战是不可抗拒亚博网站下载的，他们对先进的金属材料和涂料进行了研究。“这很有意思，”她说,"because a suite of highly compatible alloys could transform the production of metallic materials having high economic value -- i.e. materials that are expensive because their constituents are relatively rare within the earth's crust -- by enabling the manufacture of geometrically complex designs with minimal material waste.
“在极端环境中的最高强度合金可以打印，因为它们破裂，”持续的波洛克，炼油厂杰出教授。亚博网站下载“当物体还在打印时，它们会在液态破裂，或者在材料被取出并进行一些热处理后，它们会在固态破裂。这使得人们无法使用我们目前在飞机引擎等应用中使用的合金来打印新设计，例如，可以大幅提高性能或能源效率。”
现在，在杂志上的一篇文章里自然通信加州大学圣保罗州分校的科学家克里斯·托贝特和加雷思·西沃德，以及加州大学圣保罗州分校的博士生肖恩·默里、基拉·普什和安德鲁·波隆斯基描述了一种新型的高温合金，可以克服这种开裂问题，因此，在推进AM的使用，以生产用于高应力、高性能环境的复杂一次性组件方面有着巨大的前景。
The research was supported by a $3 million Vannevar Bush Faculty Fellowship (VBFF) that Pollock was awarded from the U.S. Department of Defense in 2017. The VBFF is the Department of Defense's most prestigious single-investigator award, supporting basic research that could have a transformative impact.
本文描述了一类新的高强度，抗缺损，3D可打印的高温合金，定义为通常的镍基合金，其在温度下保持其材料完整性，高达其熔点的90％。大多数合金分开在熔化温度的50％上。
这些新的高温合金含有近似相等的钴（CO）和镍（Ni），以及较少量的其他元素。
这些材料可以亚博网站下载通过电子束熔化(EBM)和更具挑战性的激光粉末床方法进行无裂纹3D打印，使它们在进入市场的大量打印机中广泛应用。
由于它们在升高温度下的优异机械性能，基于镍的超合金是用于在飞机发动机的热部分中使用的结构部件（如单晶（SX）涡轮叶片和叶片的选择材料。在球队开发的一个超级合金的一个变异中，波洛克说，“高百分比的钴使我们能够将特征设计成液体和固体状态，使其与各种印刷条件相容。”
以前的工作促进了新合金的发展，作为与国家材料基因组倡议一致的NSF资助项目的一部分，这具有支持研究的潜在目标，以通过制定先进材料来解决社会面临的宏大挑战亚博网站下载“两倍于成本的一半。
波洛克在这一领域的研究是与加州大学圣迭戈分校的材料教授卡洛斯·利瓦伊和安东·范德文合作完成的。亚博网站下载
他们的工作包括开发和集成一套计算和高通量合金设计工具，以探索发现新合金所需的大的多组分组成空间。
在讨论新论文时，Pollock还承认了协作研究环境在工程学院的重要作用，使这项工作成为可能。
来源:https://www.universityofcalifornia.edu/