利用金屬3D列印製作具有優異高溫強度的鋁合金

 

刊登日期:2023/5/18
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名古屋大學與愛知產業科學技術總合中心利用金屬3D列印,共同製作出具有優異高溫強度之鋁合金材料。

雷射粉床融合成型法(L-PBF)是金屬3D列印技術的一種,可以製作出現有製造方法無法實現之三次元、形狀複雜的零組件。此外,透過雷射照射的超急冷凝固(液體金屬以超過每秒100萬度的速度變成固體的現象)進行成型,已知金屬成型體的材料組織具有微細結構,且處於非平衡狀態。此次研究團隊即利用模擬金屬3D列印超急冷凝固的熱力學計算,設計了具有穩定介穩相(Metastable Phase)錳(Mn)元素的Al-Fe-Mn合金。

鋁的高強度使其難以應用於金屬3D列印製造,然而設計合金則可在相對廣泛的製造條件下執行3D列印。此外,設計合金的3D列印材料在200℃以上的高溫下表現出比現有鋁更高的降伏強度(Yield Strength)。利用電子顯微鏡觀察可知,在介穩相內部存在了高濃度的Mn元素,促使介穩相呈現穩定,且藉此提高了高溫強度。

此次設計的Al-Fe-Mn合金可望應用於汽車引擎壓縮機轉子件等輕量化、耐熱零組件。今後研究團隊將進一步利用理論計算嘗試與其他過渡金屬元素的組合,期利用金屬3D列印製造具有更高高溫強度的鋁材料。


資料來源: https://www.nagoya-u.ac.jp/researchinfo/result/upload/20230418_engg.pdf
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