走向商業(yè)化,，美加州理工非晶態(tài)金屬3D打印專利獲批

非晶態(tài)金屬（金屬玻璃）又稱非晶態(tài)合金， 它既有金屬和玻璃的優(yōu)點(diǎn),， 又克服了它們各自的弊�,。�如玻璃易碎�� 沒(méi)有延展性．金屬玻璃的強(qiáng)度高于鋼,， 硬度超過(guò)高硬工具鋼,， 且具有一定的韌性和剛性， 所以,， 人們贊揚(yáng)金屬玻璃為“敲不碎,、砸不爛”的“玻璃之王”。

非晶態(tài)金屬集眾多優(yōu)異性能于一身,，如高強(qiáng)度,、高硬度、耐磨以及耐腐蝕 等,。這些優(yōu)異的性能使其在航空航天,、汽車船舶、裝甲防護(hù),、精密儀器,、電力、 能源,、電子,、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域都存在廣泛的應(yīng)用前景。近日,，美國(guó)加州理工大學(xué)通過(guò)增材制造技術(shù)來(lái)獲得非晶態(tài)金屬的專利獲批,，該技術(shù)已與國(guó)際上著名的幾家大型企業(yè)開始展開商業(yè)合作對(duì)話。

專利名稱：systems and methods for fabricating objects including amorphous metal using techniques akin to additive manufacturing

非晶態(tài)金屬的特點(diǎn)是其無(wú)序的原子結(jié)構(gòu),，被實(shí)現(xiàn)為高效的工程材料,，不僅比傳統(tǒng)金屬硬得多,，一般比陶瓷材料更硬。也相對(duì)耐腐蝕,，并且具有良好的導(dǎo)電性,。然而，非晶態(tài)金屬的制造是充滿挑戰(zhàn)的過(guò)程,，特別是通常需要高于其熔化溫度,，并迅速冷卻，使其避免結(jié)晶,，從而形成的非晶態(tài)金屬玻璃,。制造過(guò)程需要非凡的冷卻速度，并限制了它們可以形成的厚度,，因?yàn)檩^厚的部分很難被迅速冷卻,。

加州理工大學(xué)制造非晶態(tài)金屬的方法為：將第一層金屬合金表面高溫熔融；迅速冷卻這層熔融金屬合金,，凝固形成非晶態(tài)金屬的第一層,；然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行下一層的加工。在這個(gè)過(guò)程中使用的是“噴涂技術(shù)”應(yīng)用至每一層,，包括等離子噴涂,、電弧噴涂等方法�,！皣娡考夹g(shù)”可以使用的原材料包括：金屬絲和金屬粉末,。根據(jù)3D科學(xué)谷的市場(chǎng)研究，該“噴涂技術(shù)”為DED直接能量沉積3D打印技術(shù),。

圖片：冷卻速率與非晶態(tài)金屬特征關(guān)系

隨著加州理工大學(xué)的此項(xiàng)專利獲批,，該技術(shù)正式進(jìn)入商業(yè)化階段。無(wú)獨(dú)有偶,，非晶態(tài)金屬進(jìn)入商業(yè)化成為2017年金屬增材制造界的熱門話題,。此前，EOS還投資非晶態(tài)金屬3D打印初創(chuàng)企業(yè)Exmet,，Exmet是從2016年起與德國(guó)材料巨頭Heraeus集團(tuán)合作研發(fā)非晶態(tài)金屬3D打印技術(shù),，與加州理工大學(xué)所使用的DED技術(shù)不同的是，Exmet在工廠中配備了一臺(tái)EOS M 290 金屬3D打印機(jī),，用于制造高性能的非晶態(tài)金屬零部件,。

在國(guó)內(nèi)，大連交通大學(xué)研究非晶態(tài)金屬的制造已久,，還通過(guò)采用熔體噴鑄的方法制備了板狀非晶合金Zr55Al10Ni5Cu3,。大連理工大學(xué)通過(guò)真空操作環(huán)境中主要利用將工作臺(tái)外側(cè)設(shè)置冷卻液工作池，保證所制備的金屬構(gòu)件始終處于較低溫度,，提高金屬構(gòu)件熔池附近的溫度梯度,，從而快速高效地?cái)U(kuò)散掉金屬構(gòu)件熔池附近熱量,，進(jìn)而避免晶化的發(fā)生。

來(lái)源：3D科學(xué)谷
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