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利用3D打印技术金属玻璃 催生更加高效的电动机

来自美国北卡罗莱纳州立大学的研究员使用3D打印的铁基非晶金属合金,能够用来制造更高效的电动机和其他设备。研究员生产的铁合金比其关键铸件厚度大15倍。无定形金属,同时也被称为金属玻璃,它是具有无序原子尺度结构的固体金属材料。它们在固态下是非晶态的,并具有良好的导电性,让它们能用在高压电的变压器上。一些研究员研究了使用非晶态金属作为人体植入物的生物材料。

制造非晶态金属的问题是需要快速冷却以防止形成晶体结构

这通常限制了科学家们只能在极薄的层中制造非晶态金属。然而,使用3D打印技术,北卡罗来纳州立大学的研究员可能已经找到了一种更大规模的生产金属玻璃的方法,其超越了材料的关键铸造厚度。“使用增材制造或3D打印生产尺寸大于关键铸件厚度的金属玻璃的想法已经存在了十多年,”博士ZaynabMahbooba解释道“但这是第一次发表的作品,表明我们可以做到。我们能够以比其关键铸造厚度大15倍的规模生产无定形铁合金。“

金属玻璃3D打印工艺通过熔化20微米金属粉末层,一次一层地工作。由于层薄,金属很快冷却并保持其无定形非晶性质。但不像其他打印技术那样产生明显的层状结构,该过程产生均匀的金属玻璃物体。

大小对比

“这是我们可以做到这一点的证明”北卡罗来纳州立大学工业系统与工程系杰出教授爱德华·P·费茨说。“这种技术没有理由不能用于生产任何非晶合金。”Harrysson补充说:“一些金属玻璃已经显示出在电动机中使用的巨大潜力,减少了余热,并将更多的电力从电磁场转化为电力。”

虽然研究人员将不得不继续进行反复试验研究,以便为特定应用找到理想的合金成分,但他们相信他们的工作可能会为创造耐磨材料创造巨大的机会,这些材料包括高强度材料和轻量级3D打印结构。“由于我们在谈论增材制造,我们可以生产这些具有各种复杂几何形状的金属玻璃,这也有助于它们在各种应用中的实用性,”Harrysson说。


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