2021年4月29日
增材制造(AM)是一种新兴的合金制造技术，允许工程师专门制造任何形状的复杂部件。然而，由于所涉及的独特加工过程，与其他传统制造技术相比，在使用AM制造过程中合金的行为有所不同。
AM生产的合金部件可以很容易地形成一种纹理，使它们在某些方面表现得像木材——沿着纹理比沿着纹理更强——从而限制了强度(其抗扭曲和断裂的能力)和延展性(在断裂前可以拉长的程度)。在强度和延性之间存在着众所周知的权衡，这是目前的AM技术无法完全解决的，比如通过外部应用变形来减小晶粒尺寸。
匹兹堡大学斯旺森工程学院机械工程和材料科学助理教授熊伟将在一个新项目中研究这种权衡背后的基本机制，该项目获得了美国国家科学亚博网站下载基金会(亚博老虎机网登录NSF)颁发的526,334美元的教师早期职业发展(Career)奖。这个为期五年的项目被命名为“揭示通过增材制造获得强韧性组织的复杂浓缩合金中晶粒细化的基本机制”，从2021年4月15日开始。
“生产坚固而坚韧的结构合金的能力是最大限度地利用新型创新材料和制造的必要步骤，”亚博网站下载熊先生说，他去年还获得了矿产、金属和材料协会(简称TMS)颁发的早期职业教员奖。亚博网站下载“这个项目将提供一个基本的理解，可以克服众所周知的问题，一般来说，材料越强，它的延展性就越低。此外，我们还将设计可添加制造的新合金。”
晶粒细化是通过改变晶粒结构的大小来增加材料，提高材料的强度和延展性的一种方法。熊的项目旨在了解复杂浓缩合金中晶粒细化的基本机制，这种合金是通过添加多种化学元素的复合添加剂制造而成的。
熊的物理冶金和材料设计实验室将研究合金系统中熵的增加或无序是否会亚博网站下载减缓晶粒粗化和稳定微观组织，使材料既强又韧。特别是，他们将专注于混合合金粉末打印复杂的浓缩合金，这是一种新型材料，通常稳定微观结构，由于其产生的高熵。
AM作为一种制造合金零件的方法而蓬勃发展，有许多现实的原因。星际间也有一些很好的理由。
“想象一下，在未来，如果我们殖民火星，想用3D打印建造空间站。没人想带着数百种不同的合金粉末随火箭飞行。”熊说。“我们希望只带三到四种不同类型的粉末，以满足在火星上建造整个空间站的需要，所以我们可以将它们以不同的比例混合，通过加法制造来制造不同的部件。”
“这项已开发的技术还可以帮助节省用于各种工程目的的合金粉末生产成本，并通过提供回收和再利用现有金属粉末的配方，提高3D打印的可持续性。”他继续说。“因此，通过增材制造探索这些合金组织工程的有效途径是很重要的，这也是我提出这个课题的原因。”
根据美国国家科学基金会(NSF)的说法，教师早期职业发展(Career)计划是其最具声望的奖项，用于支持那些有潜力成为研究和教育领域的学术榜样，并在其部门或组织的使命中引领进步的早期职业教师。该奖项标志着机械工程和材料科学系连续第四年获得职业成就奖。亚博网站下载亚博老虎机网登录
来源:http://www.pitt.edu/