耶魯大學非晶3D列印新方式：用460℃擠壓直徑1毫米長金屬玻璃棒材成功列印出器件

來源 非晶中國

責編 閆妮

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圖片來源：非晶中國大資料庫圖庫

8月1日，《材料》介紹一項新的3D列印非晶合金方式研究成果。該期雜誌介紹：耶魯大學、Desktop Metal公司和麻省理工學院的研究人員採用了一種新的方法，將一種比最好的金屬都強韌、但又具有塑料的柔韌性的新材料——金屬玻璃，應用於3D列印，這表明金屬的3D列印可能很快就會變得簡單且實用。

由於金屬材料通常不容易擠壓，金屬部件的3D列印具有一定的挑戰性和局限性。研究人員之前曾做過金屬零件的3D列印，利用高度局部加熱和凝固的金屬粉末，並將其塑形成所需的結構。然而，這一過程費用高昂且複雜，而且通常不會產生理想的性能。

塊狀金屬玻璃（BMGs）具有獨特的原子結構，當從液體冷卻到固體時，它們的原子會隨機排列，而不會像傳統金屬那樣結晶，所以塊狀金屬玻璃（BMGs）在加熱時可以像熱塑性塑料一樣持續軟化。研究人員已經證明，BMGs可以用於3D列印，在與熱塑性3D列印相似的環境條件下，產生固態、高強度的金屬部件。

研究團隊專註於一種由鋯、鈦、銅、鎳和鈹製成的性能優良且易於獲得的BMG材料，從理論上證明了這種方法可以列印出更大範圍的BMGs。他們的突破極大地降低了利用BMGs軟化特性所涉及的成本和資源，可以消除在材料和工程應用中選擇熱塑性部件替代金屬部件的問題。

研究人員使用了直徑為1毫米、長度為700毫米的非晶棒，用460℃的擠壓溫度和10~1000牛頓的擠壓力，使軟化成非晶絲狀通過0.5毫米口徑的噴嘴。面對列印出來的BMG部件，研究人員感到非常驚訝。合作者、耶魯大學的Jittisa Ketkaew說：「我們原本只期望平行印刷方向上會有很高的強度，沒想到垂直方向上的強度也很強。」

合作者Punnathat Bordeenithikasem表示，能夠像熱塑性塑料一樣輕鬆地列印金屬部件，將徹底改變金屬增材製造領域。「除了原型設計之外，列印部件的可行性以及部分設計的通用性使得這種3D列印技術適用於製造用於醫療、航空和航天器應用的高性能部件。」加州理工學院NASA噴氣推進實驗室的研究員Bordeenithikasem說。

非晶中國大資料庫通過信息比對，耶魯大學科研工作者使用的「由鋯、鈦、銅、鎳和鈹製成的性能優良且易於獲得的金屬玻璃材料」，我國很多科研工作者可實現，且國內很多企業通過壓鑄成型的塊體非晶結構件中，主要成份也類似，不同的是，國內科研單位和企業很少用含有「鈹」元素。「儘管鈹元素的添加，更加容易增加其形成能力，但鈹元素在加工過程中，容易產生有害物質。」一位科學家告訴非晶中國：「不過用這種方法3D列印金屬玻璃很有想像力。」

期刊來源：《材料》

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