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如何将3D打印技术用于制造非晶态金属

发布时间：2017-03-07 08:19:31 浏览次数：

文章来源于：www.dgcy-rp.com

文章概述：激光3D打印技术加工非晶态金属的难点在于，由于基于粉末床的激光3D打印是一种逐点离散熔覆沉积的成型方法。东莞创域手板—3D打印手板

非晶态金属集众多优异性能于一身，如高强度、高硬度、耐磨以及耐腐蚀等。这些优异的性能使其在航空航天、汽车船舶、装甲防护、精密仪器、电力、能源、电子、生物医学等领域都存在广泛的应用前景。

激光3D打印技术加工非晶态金属的难点在于，由于基于粉末床的激光3D打印是一种逐点离散熔覆沉积的成型方法，其每点所受激光加热面积较小，熔池的热量可以迅速向基体扩散；如果熔池的冷却速率高于所打印金属材料形成非晶态所需的临界冷却速率，则熔体在冷凝的过程中不发生晶化，即获得非晶态；逐层沉积则可制备具有复杂形状、无尺寸限制的非晶态金属构件。

通过真空操作环境中主要利用将工作台外侧设置冷却液工作池，保证所制备的金属构件始终处于较低温度，提高金属构件熔池附近的温度梯度，从而快速高效地扩散掉金属构件熔池附近热量，进而避免晶化的发生。粉末床工作台安装在冷却液工作池内，工作台外周环绕有多层循环冷却水管，循环冷却水管的主体置于所述冷却液工作池内，循环冷却水管的进、出水管穿过所述冷却液工作池并置于真空手套箱外。

在打印过程中，激光3D打印成形的金属构件始终浸泡于冷却液中，冷却液的液面低于激光打印层面且保持在预设的高度，冷却液的液面上升速率与激光3D成形金属构件的堆积速率相等。从而保证激光熔池的热量可以高效快速地通过金属构件基体和冷却液输送掉。通过调节冷却液流量控制阀，控制冷却液液面上升速度，使冷却液液面始终低于激光打印层面一定距离，保证金属构件熔池的热量可以快速地经金属构件基体流向冷却液;循环冷却水管环绕工作台多层并置于冷却液工作池内，可以及时带走冷却液热量，降低冷却液温度。

在利用激光3D打印技术成形金属构件的过程中，熔池附近的热量主要通过所制备的金属构件基体向外传导，激光熔池的冷却速率主要取决于金属构件基体内部的温度梯度。对于成型需要较高冷却速率的非晶态金属构件，较低的基体温度梯度会使熔池的热量无法快速扩散出去，导致熔池在冷凝的过程中发生晶化，导致无法获得全非晶态的金属构件，降低金属构件的性能。通过提高熔池的冷却速率，来达到激光3D打印成形非晶态金属构件的目的。

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