研究小组制造出可进行3D打印的超级合金

近年来，利用激光束和电子束来"打印"工程物体，实现了传统制造无法实现的复杂形状。金属材料的增材制造(AM)工艺，或称3D打印，将细小的粉末颗粒（每个颗粒比一粒海滩沙子小10倍左右）熔化并融合在亚毫米级的"池子"中，这些"池子"是通过将激光或电子束聚焦在材料上形成的。

"高度聚焦的光束提供了*的控制，使打印物体关键位置的特性得以'调整'，"加州大学圣巴巴拉分校材料教授、工程学院副院长TresaPollock说。"不过，在能源、空间和核应用中遇到的极端热密集和化学腐蚀性环境中使用的许多先进金属合金与AM工艺不兼容。大多数在极端环境中发挥作用的超高强度合金无法打印，因为它们会开裂。这使得人们无法采用我们目前在飞机发动机等应用中使用的合金来打印新的设计。"

现在，Pollock与Carpenter技术公司、橡树岭国家实验室等其他研究机构的人员合作开发了一种新的超级合金，解决了裂纹的问题，研究成果发表在《NatureCommunications》杂志上。

在论文中，作者描述了一类新的高强度、抗缺陷、可3D打印的超级合金，定义为典型的镍基合金，在高达90%的熔点温度下保持其材料完整性。大多数合金在其熔点的50%时就会崩裂。这些新的超级合金含有大约等量的钴(Co)和镍(Ni)，加上少量的其他元素。这些材料可以通过电子束熔化（EBM）以及更具挑战性的激光-粉末床方法进行无裂纹的3D打印。

由于镍基超级合金在高温下具有优异的机械性能，因此，是单晶（SX）涡轮叶片和飞机发动机热段使用的叶片等结构件的*材料。在该团队开发的一种超级合金的变体中，Pollock说："高比例的钴使我们能够将特征设计到合金的液态和固态中，使其能够兼容多种打印条件。"