增材制造是指基于離散-堆積原理，由零件三維數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)直接制造零件的科學(xué)技術(shù)體系。基于不同的分類原則和理解方式，增材制造技術(shù)還有快速原型、快速成形、快速制造、3D打印等多種稱謂。 

目前，應(yīng)用于金屬3D打印的金屬粉末材料主要有鈦合金、鈷鉻合金、不銹鋼、鐵粉、鋁粉和鋁合金等少數(shù)幾種，此外還有用于打印首飾用的金、銀等貴金屬材料。其中，鋁合金應(yīng)用在3D打印中優(yōu)勢在于其熔點(diǎn)低、密度低、可強(qiáng)化，并且可塑性好，易加工。但是，這種材料的缺陷在于，其化學(xué)活性高，導(dǎo)致加工安全性低；強(qiáng)度低，機(jī)械性能不佳。  

最近，美國HRL實(shí)驗(yàn)室取得了突破進(jìn)展，研究人員們開發(fā)了一種3D打印高強(qiáng)度鋁合金的技術(shù)。  

HunterMartin和BrennanYahata是該研究團(tuán)隊(duì)的共同領(lǐng)導(dǎo)人，他們都是HRL實(shí)驗(yàn)室的工程師、加州大學(xué)的博士。HunterMartin表示，“我們利用21世紀(jì)的機(jī)器，基于70年前的成核理論，解決了100年來未能解決的問題。”相關(guān)論文9月21日發(fā)表在《自然》期刊上。  

增材制造金屬通常是利用合金粉末作為原料，經(jīng)過激光或者其他直接加熱光源加熱，使其熔化然后凝固成薄層，逐層打印。一般而言，如果是高強(qiáng)度不可焊接的鋁合金，比如Al7075或者AL6061，“打印”得到的產(chǎn)品會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的熱裂紋，這些裂紋可能使金屬像薄餅干一樣可能被扯斷。  

HRL實(shí)驗(yàn)室利用納米顆粒功能化方法解決了這個(gè)問題，即利用特定的納米顆粒修飾高強(qiáng)度不可焊接的合金粉末。經(jīng)修飾的粉末裝入3D打印機(jī)，它可以將粉末分層，然后通過激光熔化每一層，最終制造出三維物體。在熔化和固化的過程中，納米顆粒的角色就是合金微觀結(jié)構(gòu)的成核位置，從而預(yù)防熱裂紋的出現(xiàn)并完整地保留合金強(qiáng)度。  

增材制造過程中的熔化和固化類似于焊接，所以HRL實(shí)驗(yàn)室的納米顆粒功能化可用于將不可焊接的合金變成可焊接的。另外，該項(xiàng)技術(shù)可規(guī)模化生產(chǎn)，并且采用低成本材料，即傳統(tǒng)的合金粉末和納米顆粒。其中，納米顆粒均勻分布在粉末顆粒的表面。  

該技術(shù)開啟了工程用高強(qiáng)度合金增材制造的大門，并且制備出的合金非常適用于航空器和汽車零部件。  

此外，該技術(shù)也適用于其他的合金體系，比如高強(qiáng)度鋼和鎳基超合金（目前用增材制造技術(shù)很難處理）。憑借這個(gè)令人興奮的新技術(shù)，美國HRL實(shí)驗(yàn)室也站在了金屬增材制造（用于研究、工業(yè)和防護(hù)等）的前列。

來源：DeepTech深科技