研究人员使用3-D印刷来散装中的金属玻璃合金

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Ola Harrysson harrysson@ncsu.edu 919.515.6386.

姗姗来迟Mahbooba zmmahbo2@ncsu.edu

马特·希普曼 matt_shipman@ncsu.edu 919.515.6386.

研究人员现在已经证明了使用三维（3-D）印刷技术创造非晶金属或金属玻璃，金属玻璃，金属玻璃的能力，打开门的各种应用 - 如更高效的电动机，更好的磨损 -耐料材料，更高的强度材料和较轻的重量结构。

“金属玻璃缺乏大多数金属的晶体结构——非晶态结构导致了特别理想的性能，”一篇关于这项工作的论文的第一作者、北卡罗来纳州立大学材料科学与工程系的博士生Zaynab Mahbooba说。

不幸的是，制造金属玻璃需要快速冷却，以防止晶体结构成形。从历史上看，这意味着研究人员只能将金属眼镜铸造成小厚度。例如，无定形铁合金可以铸造不超过几毫米厚。该尺寸限制称为合金的临界铸造厚度。

Mahbooba说:“使用增材制造或3d打印来生产金属玻璃的想法已经存在了十多年，其规模超过了临界铸造厚度。”“但这是首次发表的研究成果，证明我们确实可以做到这一点。我们能够在比临界铸造厚度大15倍的规模上生产非晶态铁合金。”

该技术的工作原理是将激光照射到一层金属粉末上，将粉末熔化成只有20微米厚的固体层。然后“搭建平台”下降20微米，更多的粉末被铺到表面，这个过程就这样重复。因为合金每次形成的量很小，所以它冷却得很快，保持了非晶态的特性。然而，最终的结果是一个固体的金属玻璃物体，而不是一个由层压的、离散的合金层组成的物体。

“这是一个概念证明，表明我们可以这样做，”纸上的相应作者和Edward P. Fitts of NC州的Edward P. Fitts杰出教授奥拉哈里森说。

“没有理由说这种技术不能用于生产任何非晶态合金，”harrisson说。“在这一点上的限制因素之一将是生产或获得你正在寻找的任何合金成分的金属粉末。

“例如，我们知道一些金属眼镜已经表现出在电动机中使用的巨大潜力，从而减少了废热并将更多的电磁场转换为电力。”

“找到一些试验和错误，以找到具有最佳性能组合的合金组合物用于任何给定的应用程序，”Mahbooba说。“例如，您希望确保您不仅具有所需的电磁特性，而且合金不是太脆弱，无法实际使用。”

Harrysson说:“因为我们谈论的是增材制造，我们可以在各种复杂的几何形状中生产这些金属玻璃——这也可能有助于它们在各种应用中发挥作用。”

纸”,添加铁基散装金属玻璃的添加剂制造大于临界铸造厚度，“发表在期刊上今天应用材料．该论文由北卡罗来纳州的哈维·韦斯特(Harvey West)、蒂莫西·霍恩(Timothy Horn)和克里斯托弗·洛克(Christopher Rock)合著;Sindre Metals的Lena Thorsson、Mattias Unosson和Peter Skoglund;以及液态金属涂层的Evelina Vogli。这项研究得到了美国国家科学基金会的支持，资助号为1549770。

希普曼-

编辑:研究摘要如下。

“添加铁基散装金属玻璃的添加剂制造大于临界铸造厚度”

作者: Zaynab Mahbooba和Ola Harrysson，北卡罗莱纳州立大学和Sindre Metals;Lena Thorsson, Mattias Unosson和Peter Skoglund, Sindre Metals;北卡罗莱纳州立大学的哈维·韦斯特、蒂莫西·霍恩和克里斯托弗·洛克;Evelina Vogli，液体金属涂层

发表: 3月15日,今天应用材料

DOI: 10.1016 / j.apmt.2018.02.011

文摘:铁基大块金属玻璃(BMG)由于其独特的机械、磁性和化学性质的结合而引起越来越多的研究兴趣。然而，在传统制造工艺中，bmg的最大厚度和几何形状是有限的。这项工作检验了激光粉末床增材制造(AM)生产相对较大的铁基块状金属玻璃试样的能力。AM制造的样品在所有尺寸上都超过了材料的临界铸造厚度的15倍或更多。报道了所得的显微组织和力学性能。尽管淬灭效应随着堆焊厚度的增加而减小，x射线衍射分析表明，在整个堆焊过程中，完全非晶态结构保持不变。然而，高分辨率电子背散射衍射扫描发现了低浓度稀疏分布的纳米颗粒团簇。这些结果为通过适当的材料设计和现有增材制造工艺的优化，实现金属玻璃的新应用铺平了道路。