NC State Badners Pomyślnie 3D Print Metallic Glass Alloys in Bulk

Zaynab Mahbooba, doktorantka z Wydziału Inżynierii Materiałowej NC State, wyjaśniła: "Metaliczne szkiełka pozbawione są struktur krystalicznych większości metali - amorficzna struktura powoduje wyjątkowo pożądane właściwości.

pomysł wykorzystania produkcji dodatków lub druku trójwymiarowego do produkcji szkła metalicznego na skalach większych niż krytyczna grubość odlewu istnieje już od ponad dekady. Jest to jednak pierwsza publikacja pokazująca, że ​​możemy to zrobić. Udało nam się wyprodukować amorficzny stop żelaza w skali 15-krotnie większej niż jego krytyczna grubość odlewu. "

Do tej pory naukowcy byli w stanie odlewać metalowe szkła w małych grubościach - amorficzne stopy żelaza nie mogły odlewać więcej niż kilka milimetrów grubości, co jest nazywane krytyczną grubością odlewu stopu. Dzieje się tak, ponieważ potrzebne jest szybkie chłodzenie, aby nie tworzyć krystalicznej struktury podczas wytwarzania metalicznego szkła.

Ale zespół NC State, współpracujący ze współpracownikami z firmy Smetre Metals, firmy Liquidmetals i North Carolina, użył laserowego łóżka proszkowego. technikę, która rozprowadza proszek w warstwie o grubości zaledwie 20 mikronów, aby 3D drukować metalicznie szklane szkło luzem. Materiał jest w stanie zachować swoje właściwości amorficzne, ponieważ stop jest tworzony po trochu na raz i daje w rezultacie solidny, metaliczny obiekt szklany.

Ola Harrysson, wybitny profesor Edwarda P. Fittsa Systemy przemysłowe i inżynieryjne w NC State, powiedział: "To jest dowód na to, że możemy to zrobić.

" Nie ma powodu, by tę technikę nie można było zastosować do produkcji jakichkolwiek stopów amorficznych . Jednym z czynników ograniczających w tym momencie będzie wytwarzanie lub otrzymywanie proszków metali o dowolnym składzie stopu, którego szukasz.

"Wiemy na przykład, że niektóre metalowe szkła wykazują ogromny potencjał do zastosowania w silniki elektryczne, redukujące ciepło odpadowe i przetwarzające więcej energii z pól elektromagnetycznych na energię elektryczną. "

Ta praca może wprowadzić wiele zastosowań, takich jak bardziej lekkie konstrukcje i mocniejsze materiały, materiały o lepszej odporności na zużycie i bardziej wydajne silniki elektryczne

"Potrzeba trochę prób i błędów, aby znaleźć kompozycje stopów, które mają najlepszą kombinację właściwości dla dowolnej aplikacji. Na przykład, chcesz mieć pewność, że nie tylko uzyskasz pożądane właściwości elektromagnetyczne, ale także, że stop nie jest zbyt łamliwydo praktycznego użytku ", wyjaśnił Mahbooba.

" A ponieważ mówimy o produkcji dodatków, możemy produkować te metalowe szkła w różnych złożonych geometriach - co może również przyczynić się do ich przydatności w różnych zastosowaniach. "

Streszczenie brzmi:" Duże metalowe szkła na bazie żelaza (BMG) mają rosnące zainteresowanie badawcze, napędzane częściowo unikalną kombinacją właściwości mechanicznych, magnetycznych i chemicznych. Jednak maksymalna grubość i geometria BMG osiągalnych w tradycyjnych procesach produkcyjnych jest ograniczona. W pracy przeanalizowano możliwości produkcji dodatku do sproszkowanego łoża na bazie lasera (AM) w celu wytworzenia stosunkowo dużych próbek metalicznego szkła na bazie Fe. Wytworzone próbki AM przekraczają krytyczną grubość odlewu materiału o czynnik 15 lub więcej we wszystkich wymiarach. Podano mikrostrukturalne i mechaniczne właściwości. Pomimo zmniejszającego się efektu hartowania wraz ze wzrostem grubości warstwy, analiza dyfrakcji rentgenowskiej sugeruje, że całkowicie amorficzna struktura była utrzymywana w trakcie kompilacji. Jednakże odkryto niskie stężenie rzadko rozproszonych klasterów nanoziarnistych przy użyciu skaningu dyfrakcyjnego z rozpraszaniem wstecznym o wysokiej rozdzielczości. Wyniki otwierają drogę do nowych zastosowań szkieł metalicznych, osiągalnych dzięki odpowiedniej konstrukcji materiałów i optymalizacji istniejących procesów wytwarzania dodatków. "

Badania zespołu były wspierane przez grant z National Science Foundation.