▲图1. 3D打印铝合金工艺

 

熔铸工艺中，人们通常会加入一种称作“孕育剂”（inoculants）的物质，和液体金属混合，来孕育晶种，从而可在温度梯度较大和固化速度较快的条件下生长晶体。

类似地，研究人员在打印材料中引入纳米颗粒成核剂进行表面修饰，抑制3D打印中的热撕裂行为，控制金属固化方式，得到等轴结晶（相同的长宽高），可以在急剧的热梯度条件下实现等轴晶体的生长。

 

▲图2. 纳米颗粒在合金粉末上的组装

 

▲图3. 加入纳米成核剂（右）与不加纳米成核剂（左）的产品微观结构对比

 

研究发现，以往不适合3D打印的7075和6061系列高强度铝合金可以通过选择性激光熔融技术实现3D打印。3D打印产品具有无裂缝的、等轴的、精细结晶微结构，使得3D打印的铝合金和锻造铝合金强度接近。

这种方法适合一系列合金材料和3D打印设备，具有良好的普适性。为不可焊接的超级镍合金或镍基间金属提供了3D打印的可能，同时，该技术对熔铸、热压铸等容易产生热撕裂和硬化裂缝问题的传统工艺也具有借鉴性。

 

▲图4. 固化行为

 

▲图5. 力学测试