利用先进的X射线技术，科学家们制造出了具有超强强度和耐用性的17-4 PH不锈钢，从而实现了3D打印领域的一个重要里程碑。这一发展有望降低成本并提高生产灵活性，为复杂材料的制造带来深远影响。
研究人员已经开发出一种可靠的方法，可以利用增材制造或三维打印技术生产一种特定类型的不锈钢（17-4 PH）。 从历史上看，3D 打印钢和其他合金一直是个问题，因为这些材料在被 3D 打印机中的激光器加热时会发生快速的温度变化。 这些波动会破坏原子的结构排列，影响材料的韧性。 通过使用明亮的 X 射线束，科学家们实时监测了这些快速变化，并改变了化学成分以抵消这些变化，从而提高了最终产品的耐用性。
17-4 PH 不锈钢以坚固耐用和耐腐蚀而著称，广泛应用于工业机械、船舶、飞机和医疗设备中。 这些新进展可以帮助 17-4 PH 组件制造商降低成本，提高制造灵活性。 此外，这项研究开发的技术还为深入了解如何在三维打印各种材料的同时增强其特性和性能铺平了道路。
三维打印过程中添加制造金属中热裂纹和气泡复杂结构的显微层析三维快照。 资料来源：阿贡国家实验室
三维打印又称快速成型制造，是根据数字模型逐层直接、整体地制造三维物体。 由于在打印过程中会发生快速的温度变化，金属合金的打印尤其困难。 使用 3D 打印技术复制 17-4 PH 不锈钢等耐用材料，需要能够密切监控这些快速变化，并对材料的晶体结构进行修改。
阿贡国家实验室能源部科学办公室光源用户设施高级光子源（APS）明亮的X射线束使监控17-4 PH不锈钢的3D打印成为可能。 研究人员利用高能 X 射线衍射技术，每隔几毫秒就能捕捉到材料加热和冷却时的图像。 利用这些图像，研究小组绘制了工艺参数变化与晶体结构改变之间的关联图，然后利用该分析指导合金开发，以优化打印工艺。 然后，他们在 APS 使用小角 X 射线散射来表征被称为纳米沉淀物的微小结构异常，这种异常会严重影响印刷不锈钢部件的最终强度。 所开发的方法将有助于制造商以成本效益高的方式持续生产世界上最坚硬的材料之一。
编译自/SciTechDaily