B?i c?nh nghiên c?uTrong quá trình in 3D kim lo?i, th??ng xu?t hi?n các h?t tinh th? c?t l?n và phan b? kh?ng ??ng ??u, d?n ??n tính ch?t c? h?c kh?ng ??ng ??u ho?c th?m chí kém. Nghiên c?u ?? c?p ??n m?t chi?n l??c thi?t k? cho phép tr?c ti?p s?n xu?t h?p kim titan có ?? b?n cao và tính ch?t ??ng nh?t th?ng qua in 3D. Nghiên c?u cho th?y vi?c b? sung molypden (Mo) vào h?n h?p b?t kim lo?i ?? t?ng c??ng tính ?n ??nh pha và c?i thi?n ?? ??ng nh?t v? ?? b?n, ?? d?o và tính ch?t kéo c?a h?p kim in 3D. Bài báo bình lu?n cùng k? trên t?p chí Science ch? ra r?ng ph??ng pháp này có th? ???c áp d?ng cho các h?n h?p b?t khác và có th? tùy ch?nh các h?p kim khác nhau có tính ch?t ???c t?ng c??ng.

Nguyên nhan chính d?n ??n s? kh?ng ??ng ??u v? tính ch?t c?a h?p kim in 3D kim lo?i làTrong quá trình in 3D t?ng l?p, th??ng có 10³-10⁸T?c ?? làm mát cao (K/s) t?o ra s? chênh l?ch nhi?t ?? ?áng k? ? rìa và ?áy vùng nóng ch?y c?a b?t kim lo?i. S? chênh l?ch nhi?t ?? này gay ra s? phát tri?n tinh th? ngo?i vi d?c theo giao di?n gi?a v?t li?u m?i nóng ch?y và v?t li?u r?n bên d??i, v?i các tinh th? phát tri?n h??ng v? trung tam vùng nóng ch?y. Quá trình gia nhi?t và tái nung ch?y m?t ph?n trong quá trình in nhi?u l?p cu?i cùng d?n ??n s? hình thành các h?t c?t l?n và s? phan b? kh?ng ??ng ??u c?a các pha, c? hai ??u kh?ng mong mu?n vì chúng có th? d?n ??n tính d? h??ng và gi?m tính ch?t c? h?c b? h? h?ng.

?? b?n và ?? d?o c?a các lo?i v?t li?u kim lo?i

H?p kim titan là m?t trong nh?ng v?t li?u in 3D kim lo?i ???c s? d?ng r?ng r?i nh?t. Trong các ?ng d?ng k? thu?t ? nhi?t ?? m?i tr??ng, h?p kim titan phù h?p th??ng có ?? gi?n dài kéo t? 10% ??n 25%, ph?n ánh ?? tin c?y cao c?a v?t li?u. M?c dù ?? gi?n dài cao h?n (?? d?o) có l?i cho vi?c ??nh hình d? dàng h?n và ???c ?u tiên trong m?t s? ?ng d?ng, vi?c t?ng c??ng ?? trong ph?m vi ?? gi?n dài này th??ng ???c ?u tiên ?? ch?u t?i c? h?c. Trong các c?ng ngh? gia c?ng kim lo?i truy?n th?ng và s?n xu?t b?i ??p, lu?n c?n ph?i can nh?c gi?a ?? b?n và ?? d?o.

Chi?n l??c và h?n ch? ?? t?ng c??ng ?? và ?? d?o dai

Có nhi?u chi?n l??c ?? t?ng c??ng ?? và ?? d?o c?a h?p kim in 3D.Trong ?ó bao g?m t?i ?u hóa thi?t k? h?p kim, ki?m soát quy trình, t?ng c??ng ranh gi?i tinh th? và s?a ??i c?u trúc vi m? c?a h?t tinh th?, c?ng nh? ?c ch? các pha kh?ng mong mu?n (dòn), gi?i thi?u pha th? hai và th?c hi?n x? ly sau. Hi?n nay, nghiên c?u gi?i quy?t v?n ?? tinh th? c?t và pha x?u t?p trung vào vi?c pha t?p nguyên t? t?i ch? ?? thay ??i c?u trúc vi m? và thành ph?n pha. Ph??ng pháp này c?ng thúc ??y s? hình thành tinh th? ??ng tr?c, t?c là c?u trúc có kích th??c h?t g?n nh? b?ng nhau d?c theo tr?c d?c và tr?c ngang. H?p kim hóa t?i ch? là m?t ph??ng pháp ??y h?a h?n ?? gi?i quy?t v?n ?? can b?ng gi?a ?? b?n và ?? d?o.??c bi?t là trong các c?ng ngh? in 3D nh? nung ch?y gi??ng b?t và l?ng ??ng n?ng l??ng ??nh h??ng.。

Các nhà nghiên c?u ?? khám phá hình thái h?t và tính ch?t c? h?c khi thêm các nguyên t? khác nhau vào h?p kim in 3D. Ví d?, khi tr?n các h?t nano g?m zirconium hydride vào h?p kim nh?m kh?ng th? in, h? ?? thu ???c v?t li?u có th? in và kh?ng b? n?t, v?i c?u trúc vi m? tinh th? ??ng tr?c và tính ch?t kéo t??ng ???ng v?i v?t li?u rèn. Tuy nhiên, ??i v?i h?p kim titan, các ch?t làm m?n h?t bán trên th? tr??ng th??ng có tác d?ng h?n ch? ??i v?i c?u trúc h?t. C? ch? làm m?n c?a h?p kim titan, ??c bi?t là s? chuy?n ??i t? hình tr? sang hình l?p ph??ng trong quá trình ??ng ??c in 3D, ?? ???c nghiên c?u r?ng r?i, nh?ng v?n còn nh?ng h?n ch? v? hi?u qu?. Các n? l?c ?? kh?c ph?c tr? ng?i này bao g?m thay ??i các th?ng s? gia c?ng, ?ng d?ng siêu am c??ng ?? cao, thi?t k? h?p kim ?? t?o ra c?u trúc d? ch?t c?n thi?t, thêm ch?t hòa tan làm ch?t làm m?n h?t nh? ?i?m k?t tinh d? ch?t, và pha tr?n ch?t hòa tan có kh? n?ng siêu l?nh cao. Các nguyên t? ?n ??nh β-eutectic nh? Cu, Fe, Cr, Co và Ni h?n ch? ?? hòa tan trong titan.

Nh?ng b??c ??t phá quan tr?ng t? nghiên c?u m?iTrong nghiên c?u này, các nhà nghiên c?u kh?ng s? d?ng các nguyên t? ?n ??nh β-peritectic có th? d?n ??n s? hình thành các pha peritectic kim lo?i giòn trong h?p kim titan, mà thay vào ?ó ?? ch?n các nguyên t? Mo thu?c nhóm β-isomorphous (bao g?m niobium (Nb), tantalum (Ta) và vanadium (V)) cho h?p kim Ti-5553 (Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr). Trong quá trình h?p kim hóa t?i ch?, molypden ???c ??a chính xác vào b? nóng ch?y, ?óng vai trò là h?t nhan hình thành và tinh th? hóa trong quá trình quét t?ng l?p. Ph? gia Mo thúc ??y s? chuy?n ??i t? c?u trúc tinh th? c?t l?n sang c?u trúc tinh th? ??ng tr?c và c?t h?p. Mo c?ng có th? ?n ??nh pha β mong mu?n và ?c ch? s? hình thành d? ch?t trong quá trình tu?n hoàn nhi?t.

Ti-5553 h?p kim titan pha Mo ??c tr?ng

Các nhà nghiên c?u ?? so sánh ?? b?n kéo và ?? gi?n dài khi g?y c?a Ti-5553+5Mo v?i Ti-5553 (c?ng nh? Ti-55531 và Ti55511) ???c s?n xu?t ? tr?ng thái L-PBF và sau khi x? ly nhi?t sau in. So v?i Ti-5553 ? tr?ng thái s?n xu?t và các h?p kim t??ng t?, Ti-5553+5Mo cho th?y ?? b?n kéo t??ng ???ng nh?ng ?? d?o dai ???c c?i thi?n ?áng k?. Quá trình x? ly nhi?t sau in th??ng ???c s? d?ng ?? can b?ng các tính ch?t c? h?c c?a Ti-5553 ???c s?n xu?t b?ng L-PBF. M?c dù có th? ??t ???c ?? b?n kéo cao (>1100 MPa) trong m?t s? ?i?u ki?n x? ly nhi?t, nh?ng ?? d?o th??ng b? suy gi?m ?áng k?, ?? gi?n dài khi ??t <10%, ?i?u này h?n ch? vi?c s? d?ng trong các ?ng d?ng quan tr?ng v? an toàn. Ví d?, ??i v?i Ti6Al4V, ???c coi là lo?i h?p kim chính trong ngành c?ng nghi?p titan, ?? gi?n dài ??t g?y t?i thi?u ???c khuy?n ngh? là 10%. Ng??c l?i, v?t li?u Ti-5553+5Mo in tr?c ti?p b?ng L-PBF kh?ng c?n x? ly nhi?t sau ?ó v?n th? hi?n s? can b?ng tuy?t v?i gi?a ?? b?n và ?? d?o, giúp nó n?i b?t so v?i các h?p kim t??ng t?. Cu?i cùng, các nhà nghiên c?u ?? s? d?ng chi?n l??c này ?? s?n xu?tV?t li?u có tính ??ng nh?t v? tính n?ng xu?t s?c, ?? b?n kéo 926MPa, ?? gi?n dài khi ??t 26%.

C?u trúc vi m? và tính ch?t c? h?c c?a Ti-5553 ???c s?n xu?t b?ng ph??ng pháp L-PBF

Tính ch?t c? h?c c?a Ti-5553 và Ti-5553+5Mo ???c s?n xu?t b?ng c?ng ngh? L-PBF

So v?i Ti-5553, Ti-5553+5Mo có tính ch?t c? h?c ??ng ??u b?t th??ng và ???c c?i thi?n. Th?ng qua quét c?t l?p vi tính (micro-CT), ?? ?ánh giá ch?t l??ng chi ti?t, c? hai v?t li?u ??u th? hi?n m?t ?? r?t cao, v?i t? l? th? tích l? r?ng l?n l??t là 0,004024% và 0,001589%. M?t ?? cao nh? v?y cho th?y t? l? l? r?ng kh?ng th? d?n ??n tính ch?t kéo phan tán cao c?a Ti-5333, và c?ng phù h?p v?i tính nh?t quán cao c?a tính ch?t c? h?c c?a Ti-5553+5Mo. ?? làm r? ?nh h??ng c?a vi?c b? sung Mo ??i v?i c?u trúc h?t, các nhà nghiên c?u ?? ti?n hành phan tích tán x? ng??c ?i?n t? (EBSD) ??i v?i Ti-5553 và Ti-5553 pha t?p Mo. C?u trúc vi m? c?a Ti-5553 bao g?m các h?t t??ng ??i l?n d?c theo h??ng quét, th? hi?n c?u trúc tinh th? m?nh m?. Vi?c thêm 5,0wt% Mo vào Ti-5553 s? d?n ??n s? thay ??i ?áng k? v? c?u trúc h?t và c?u trúc tinh th? liên quan. Nhi?u h?t tinh th? ??ng tr?c nh? (???ng kính kho?ng 20μm) r?t r? ràng, hình thành d?c theo rìa ???ng quét c?a Ti-5553+5Mo. Ng??c l?i, c?u trúc vi m? c?a Ti-5553+5Mo ???c ??c tr?ng b?i các h?t tinh th? ??ng tr?c nh? và các tinh th? c?t h?p d?c theo h??ng c?u trúc. Ki?m tra k? c?u trúc vi m? cho th?y s? phan b? tu?n hoàn c?a các h?t tinh th? c?t nh?. Khác v?i các tinh th? c?t có c?u trúc cao trong Ti-5553 tr?i dài qua nhi?u l?p, kích th??c c?a các tinh th? c?t trong Ti-5553+5Mo ???c quy?t ??nh b?i kích th??c c?a v?ng nóng ch?y, và c?u trúc tinh th? tr? nên ng?u nhiên và y?u.

Phan tích c?u trúc vi m? c?a Ti-5553 và Ti-5553+5Mo

Phan tích pha c?a Ti-5553 và Ti-5553 pha t?p molypden

Phan tích EBSD c?a m?u th? g?y ???c ch? t?o t? Ti-55535END

Tuy nhiên, các nhà nghiên c?u ?? xác ??nh ???c các h?t molypden kh?ng tan trong c?u trúc vi m?, và tác ??ng ti?m ?n c?a chúng v?n ch?a r? ràng. Trên th?c t?, s? hi?n di?n ng?u nhiên c?a các h?t kh?ng tan trong chi?n l??c h?p kim hóa t?i ch? ?? gay ra lo ng?i liên quan ??n tính ch?t c? h?c và ?n mòn. Ví d?, vi?c nung ch?y hoàn toàn các h?t h?p kim t?i ch? có th? c?n nhi?u n?ng l??ng h?n, và quá nhi?t có th? d?n ??n thay ??i c?u trúc vi m? và làm gi?m tính ch?t c? h?c. Ngoài ra, tính ch?t m?i ??ng và ?n mòn do các h?t Mo kh?ng tan gay ra v?n ch?a r? ràng. M?c dù x? ly nhi?t sau khi in có th? lo?i b? các h?t kh?ng tan, nh?ng nó có th? thay ??i c?u trúc vi m?, t? ?ó có th? ?nh h??ng ??n tính ch?t c? h?c.

T?ng quan, chi?n l??c thi?t k? ???c ?? xu?t trong nghiên c?u này c?a Science m? ra m?t con ???ng ?? khám phá các lo?i b?t kim lo?i khác nhau, các h? th?ng h?p kim in 3D khác nhau, các c?ng ngh? in 3D khác nhau và in ?a v?t li?u tiên ti?n. Nó c?ng có th? ?c ch? s? hình thành c?a các h?t tinh th? hình tr? và ng?n ch?n s? kh?ng ??ng ??u c?a các pha kh?ng mong mu?n. Nh?ng v?n ?? này phát sinh do s? phan b? nhi?t khác nhau, mà s? phan b? nhi?t này b? ?nh h??ng b?i các th?ng s? in c?a t?ng lo?i b?t. Chi?n l??c này c?ng kh?c ph?c ???c s? can b?ng gi?a ?? b?n và ?? d?o trong quá trình in, ??ng th?i gi?m thi?u nhu c?u x? ly sau in, nh?ng ?u ?i?m này ch?c ch?n s? t?o ra m?t làn sóng nghiên c?u trong l?nh v?c in 3D.

3D打印新突破！2024年第二篇Science研究！最先出現在三帝科技股份有限公司。

Các v?t li?u phát quang xanh lam và xanh l?c có hi?u su?t phát quang cao là ??i t??ng nghiên c?u tiên ti?n trong l?nh v?c chi?u sáng tr?ng thái r?n và hi?n th? màu. Nhóm nghiên c?u c?a Giáo s? Yang Peidong ?? trình bày các v?t li?u phát quang xanh lam và xanh l?c có hi?u su?t phát quang g?n nh? ??ng nh?t th?ng qua quá trình l?p ráp siêu phan t? c?a các c?m octahedron halide hafnium và zirconium. B?t halogenua perovskite phát quang cao có kh? n?ng x? ly dung d?ch tuy?t v?i, có th? ???c s? d?ng trong màn hình màng m?ng và in 3D t? phát sáng. Th?ng qua quá trình khu?y và x? ly siêu am, b?t phát quang ???c phan tán ??ng ??u trong nh?a. S? d?ng ph??ng pháp in k? thu?t s? ?a v?t li?u, các ch?t phát quang màu xanh lam và xanh l?c ???c l?p ráp thành các c?u trúc v? m? và vi m? ph?c t?p. D??i ánh sáng tia c?c tím c?u trúc 405nm, nh?a nhanh chóng chuy?n thành c?u trúc 3D r?n.

M? hình ki?n trúc tháp Eiffel ???c in 3D sau khi kích thích ? b??c sóng 254nm, hi?n th? màu xanh lam và xanh l?c t??ng ?ng. C? hai m? hình tháp Eiffel ??u có kích th??c trong ph?m vi vài centimet và có ??c ?i?m kh?ng gian ?? phan gi?i cao. Hình ?nh c?n c?nh ranh gi?i gi?a vùng phát sáng màu xanh lam và màu xanh l?c trong c?u trúc giàn tám c?nh in 3D cho th?y ?? chính xác cao c?a s? chuy?n ??i màu s?c, kh?ng có s? giao thoa màu s?c ? hai bên. C?u trúc giàn tám c?nh có kh? n?ng phát sáng kép c?ng ??t ???c ?? sáng cao và ?? chính xác c?u trúc cao. ?ng d?ng ti?m n?ng c?a c?u trúc phát sáng in 3D r?t r?ng r?i, t? các gi?i pháp chi?u sáng n?i th?t ph?c t?p ??n tích h?p li?n m?ch vào các thi?t b? ?eo ???c, và ?ang kh?ng ng?ng phát tri?n.

2024第1篇3D打印Science最先出現在三帝科技股份有限公司。

C? th?, b?ng cách ??a molypden vào h? nóng ch?y m?t cách chính xác, molypden có th? ?óng vai trò là h?t nhan hình thành và tinh ch?nh tinh th? trong quá trình quét t?ng l?p, thúc ??y s? chuy?n ??i t? c?u trúc tinh th? c?t l?n sang c?u trúc tinh th? ??ng tr?c và c?t h?p. Molypden c?ng có th? ?n ??nh pha β c?n thi?t và ?c ch? s? hình thành tính d? ch?t pha trong quá trình tu?n hoàn nhi?t. Ph??ng pháp này kh?ng ch? nang cao ?? b?n c?a h?p kim titan in 3D mà còn ??t ???c s? can b?ng hoàn h?o gi?a tính d?o và tính kéo.

TC4, ???c coi là lo?i titan ch? l?c trong ngành c?ng nghi?p titan, có ?? gi?n dài khi ??t t?i thi?u ???c khuy?n ngh? là 10%. Trong khi ?ó, titan 5553 ???c s?n xu?t b?ng c?ng ngh? in 3D có ?? gi?n dài khi ??t ??t 26% v?i ?? b?n kéo ??t 926 MPa, cho th?y ti?m n?ng ?ng d?ng r?t l?n. Ph??ng pháp này c?ng có th? ???c áp d?ng cho các h?n h?p b?t kim lo?i khác và tùy ch?nh các h?p kim khác nhau có tính n?ng ???c c?i thi?n.

2024第2篇3D打印Science最先出現在三帝科技股份有限公司。

Bài báo cho r?ng, c?u trúc vi m? c? b?n c?a in 3D có tính ch?ng m?i t? nhiên cao, và s? suy gi?m tính n?ng này có th? do s? t?n t?i c?a các l? nh?. Các n? l?c th?ng th??ng ?? lo?i b? các l? nh? th??ng d?n ??n s? th? hóa c?u trúc, trong khi quá trình tái tinh t? hóa c?u trúc l?i gay ra s? tái xu?t hi?n c?a các l? khí, th?m chí gay ra các y?u t? b?t l?i m?i nh? s? t?p trung pha α ? ranh gi?i tinh th?, khi?n cho vi?c c?i thi?n c?u trúc vi m? tr? nên khó kh?n.
Trong quá trình nghiên c?u x? ly nhi?t, nhóm nghiên c?u c?a Vi?n Khoa h?c Trung Qu?c ?? phát hi?n ra m?t c?a s? x? ly sau quan tr?ng: s? chuy?n pha và s? phát tri?n c?a h?t tinh th? trong h?p kim titan in 3D ? nhi?t ?? cao có tính kh?ng ??ng b?. Ch? c?n có ?? nhi?t ?? quá nhi?t, s? chuy?n pha t? α sang β s? x?y ra ngay l?p t?c. M?c dù ?? ??t ??n nhi?t ?? phát tri?n c?a pha β, nh?ng các ranh gi?i tinh th? c?n m?t kho?ng th?i gian ? ?? s?p x?p l?i. T?n d?ng c? h?i x? ly nhi?t quy giá này, các nhà nghiên c?u ?? xác ??nh ph??ng pháp x? ly nhi?t k?t h?p gi?a ép nóng ??ng nh?t và x? ly nhi?t ?? cao trong th?i gian ng?n, v?a giúp tinh ch?nh c?u trúc, v?a ng?n ch?n s? t?p trung pha α và s? xu?t hi?n l?i c?a các l? nh?, cu?i cùng t?o ra h?p kim titan in 3D g?n nh? kh?ng có l? nh?.

H?p kim titan TC4 có c?u trúc vi m? này ??t ???c gi?i h?n m?i cao kho?ng 1GPa, v??t tr?i so v?i kh? n?ng ch?ng m?i c?a t?t c? các h?p kim titan ???c s?n xu?t b?ng c?ng ngh? in 3D và rèn, c?ng nh? các v?t li?u kim lo?i khác hi?n nay.

2024第1篇3D打印nature最先出現在三帝科技股份有限公司。

Các h?t có kích th??c t? nano ??n micromet có ?ng d?ng r?ng r?i trong các l?nh v?c thi?t b? y sinh, v?n chuy?n thu?c và v?c-xin, h? th?ng vi l?u ch?t và l?u tr? n?ng l??ng. Tuy nhiên, các ph??ng pháp s?n xu?t truy?n th?ng ?òi h?i ph?i can b?ng gi?a nhi?u y?u t? nh? t?c ?? s?n xu?t, kh? n?ng m? r?ng, hình d?ng và ?? ??ng nh?t c?a h?t, c?ng nh? tính n?ng c?a h?t.
Các nhà nghiên c?u t?i ??i h?c Stanford ?? phát tri?n m?t quy trình in 3D r2r CLIP có th? m? r?ng và ?? phan gi?i cao, s? d?ng quang h?c và cu?n phim liên t?c v?i ?? phan gi?i ??n s? micromet, cho phép s?n xu?t và thu ho?ch nhanh chóng, linh ho?t các h?t có nhi?u lo?i v?t li?u và hình d?ng ph?c t?p. Nh? c?ng ngh? này, các nhà nghiên c?u có th? th?c hi?n in 3D v?i ?? chính xác micromet, ??ng th?i duy trì t?c ?? s?n xu?t cao và tính linh ho?t trong l?a ch?n v?t li?u, m? ra nh?ng kh? n?ng m?i cho vi?c s?n xu?t h?t.

C?ng ngh? s?n xu?t h?t có th? m? r?ng này ?? ???c ch?ng minhTi?m n?ng s?n xu?t trong nhi?u l?nh v?c r?ng l?n, t? g?m s? ??n ?ng d?n hydrogel., sau ?ó có ti?m n?ng ?ng d?ng trong các l?nh v?c c?ng c? vi m?, ?i?n t? và v?n chuy?n thu?c. Nghiên c?u này ???c c?ng b? v?i tiêu ?? "In ?n 3D cu?n-??n-cu?n, ?? phan gi?i cao c?a các h?t có hình d?ng c? th?".

Ngu?n: AMReference

2024第2篇3D打印nature最先出現在三帝科技股份有限公司。