科學(xué)家用3D打印技術(shù)復(fù)現(xiàn)古代鋼制造工藝

來源：環(huán)球網(wǎng)

據(jù)南極熊了解，近日,，大馬士革鋼堅硬而堅韌，主要因為它是由不同的合金層組成,。在古代,，這是首選的材料，尤其是劍刃材料�,，F(xiàn)在,，德國杜塞爾多夫的馬克斯·普朗克研究所和亞琛的弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所團(tuán)隊開發(fā)了一種工藝，可以在3D打印機(jī)中逐層生產(chǎn)此類鋼材,，其中,，每個單獨(dú)的層的硬度可以做具體調(diào)節(jié)。

據(jù)介紹,，大馬士革鋼制造工藝最初特指由烏茲鋼制成的鋼材,，于2000多年前從印度進(jìn)口、并在大馬士革制造或交易,，具有彎曲度,、波浪狀，類似流水的明暗條紋的鋼材,。而由于烏茲鋼的斷代,，真正的大馬士革鋼早已成為一門失傳的藝術(shù)，因而被許多致力于逆向工程的科學(xué)家和手工藝人寄予了很高的期望,。

不過這種鋼材背后的基本原理,，已經(jīng)被后來的人們所吸納。如果參觀文藝復(fù)興時期的現(xiàn)代展覽,，參觀者可以在劍匠的展位上發(fā)現(xiàn)許多質(zhì)量出乎意料的復(fù)制品,。

據(jù)悉，大馬士革鋼刀片是通過捆扎鐵條并烤至熾熱,，然后將其扭曲到一起而制成,。鐵匠們會將之不斷捶打并反復(fù)加熱，制造出現(xiàn)錯綜復(fù)雜的波紋圖案,。這種加工工藝,，可通過控制碳含量來調(diào)節(jié)其性能。比如為劍芯選用堅柔,、富有韌性的鋼,，然后將其與經(jīng)過特殊加工質(zhì)地變硬并磨尖而成的劍鋒焊接在一起。

值得關(guān)注的是,，杜塞爾多夫和亞琛的研究人員正試圖通過 3D 打印和激光技術(shù)復(fù)現(xiàn)古代大馬士革鋼的制造工藝,。而且，這項新技術(shù)沒有使用兩種不同的材料來加工形成新的合金,，而是僅使用鐵,、鎳和鈦的合金粉末，通過激光熔化并一層層地導(dǎo)入,，形成所需的形狀,，然后移除多余的粉末，即可呈現(xiàn)最終的產(chǎn)物,。

另外,，這雖然仍屬于 3D 金屬打印的范疇，但新技術(shù)的不同之處在于激光的使用,，以及其改變金屬的晶體結(jié)構(gòu),，以形成硬質(zhì)和易延展的鋼的交替層。

馬克斯·普朗克研究所博士后研究員 Philipp Kürnsteiner 對此表示：“我們已經(jīng)成功地在 3D 打印過程中特別地修改了各層的微觀結(jié)構(gòu),，以使其最終組件具有所需的性能,，而無需隨后對鋼進(jìn)行硬處理。在一定條件下,，它會形成小的鎳鈦微結(jié)構(gòu),，這些所謂的沉淀物會使材料硬化。當(dāng)受到機(jī)械應(yīng)力時,，它們會阻止晶格內(nèi)的錯位移動,，也正是塑性形變的特征。在添加了每一層之后,，可使金屬冷卻至 195°C（383°F）以下,，從而留下柔軟的層、形成強(qiáng)度與延展性相結(jié)合的鋼材,�,！�