"双金属"3D打印技术可产生强度更高的金属物品_世界热推荐

(资料图)

不同类型的金属有不同的质量，因此将它们结合起来可以使物品的性能超过任何一种金属制成的物品。一种新的技术现在允许3D打印机进行这种混合，比以往任何时候都更快、更容易。目前，用多种金属3D打印物体的最常见方法之一是采用一种被称为线弧增材制造的技术。

简而言之，这涉及到利用一个焊接头来产生一个电弧，使金属线熔化。熔化的金属以连续的层数沉积，逐步建立起所需的物品。每次在一个打印作业中需要不同的金属时，这个过程就必须暂停，以便将一种金属制成的金属线换成另一种金属制成的。

为了简化这一过程，由Amit Bandyopadhyay教授领导的华盛顿州立大学团队开发了一项新技术，该技术结合了两个市售的焊接头，每个焊接头都装载了不同金属的焊丝。

一个焊头最初将一种金属以圆形模式沉积，形成一个环。然后，另一个焊头冲进去，将另一种金属沉积在该环内，使该结构具有坚实的核心。当这两种金属继续冷却时，外环的收缩速度比内芯快。这在两种金属的界面上产生压力，将它们结合在一起。这个过程反复进行，一层又一层，最终形成一个单一的"双金属"柱。

到目前为止，科学家们已经创造了双金属结构--例如在一个较温和的钢外壳中包含一个不锈钢核心的柱子--其强度比单独由任何一种金属制成的同等结构强33%至42%。

人们希望这项技术最终能够用于制造产品，如抗扭轴、带有冷却核心的航天器部件，周围有耐热外壳，甚至是带有治疗性磁芯的人工髋关节植入物，并包裹在耐用的钛中，这些物品不一定要采取圆柱外形。

Bandyopadhyay告诉我们："我们在这项工作中展示的例子是径向结构，即两种材料在径向放置。"[但是]我们应该能够做出任何可以3D打印的设计。"

关于这项研究的论文最近发表在《自然通讯》杂志上。