3D打印块体金属玻璃,与钨钼稀土有什么关系?

3D打印资讯
2021
06/23
12:15
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来源:中钨在线

近日,华中科技大学柳林教授团队揭示出了通过增材制造(3D打印)生产的块体金属玻璃(BMGs)不再受尺寸和几何形状的限制,因为它们普遍适用于铸态试样。那么,BMGs与目前最受人们欢迎的钨钼稀土有什么关系?

钼基金属玻璃和稀土基金属玻璃是当前较常见的两种合金体系,它们的强度和硬度都高于钢,且具有较好的热稳定性、韧性和刚性,广泛应用于磁性、生物医用、3C电子、汽车航空航天、军事、国防等领域。

而为了进一步提高普通金属玻璃复合材料的力学性能和穿甲自锐特性,有研究者指出可以向该复合材料中钨纤维。穿甲实验表明,钨纤维复合材料穿甲弹的侵彻能力明显高于钨合金穿甲弹。在侵彻时,钨合金弹芯头部形成蘑菇头,头部晶粒被径向压扁;而钨纤维复合材料弹芯头部发生了绝热剪切破坏,具有自锐行为,且在弹芯头部形成很薄的边缘层,仅在这层中金属玻璃基体破碎,钨纤维断裂,温度升高,质量消蚀。

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另外,应用在AISI 1035钢上的金属玻璃涂层也掺杂了钨和钼元素。钨的作用是提高涂层的高温抗氧化能力、耐磨性和耐电化学腐蚀性,以延长钢的使用寿命。

然而,有限的建筑面积和制造难度多年来一直限制了BMGs的广泛应用。新兴的3D打印技术似乎是弥补金属玻璃相关缺点的一个有前途的途径。目前,3D打印技术现已成功应用于BMGs的制造,包括选择性激光熔化、激光工程净锐化、激光箔打印、熔丝制造、热喷涂3D打印和激光正向转移3D打印。

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研究表明,3D打印的块体金属玻璃抗压强度在1000-2500MPa之间,塑性在0-5%之间,断裂韧性在20-40MPa m1/2之间。但由于热影响区中发生部分结晶和结构松弛,这些值小于具有相同成分的铸态BMG的值。为了弥补上述的不足,研究者表示可以向玻璃中添加延展性第二相,以有效抑制微裂纹产生。

3D打印的BMGs可以作柔性齿轮和叶片,在极低的温度下用于外层空间;可以作承载生物医学植入物,因为它有优异的耐腐蚀、耐磨性和良好的生物相容性;另外,还能降解有机污染物,因为它有优异的催化性能。





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