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

來(lái)源：環(huán)球網(wǎng)

據(jù)南極熊了解，近日,，大馬士革鋼堅(jiān)硬而堅(jiān)韌，主要因?yàn)樗�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。現(xiàn)在,，德國(guó)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(duì)開(kāi)發(fā)了一種工藝,，可以在3D打印機(jī)中逐層生產(chǎn)此類(lèi)鋼材，其中,，每個(gè)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(lèi)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(mén)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(guò)這種鋼材背后的基本原理,，已經(jīng)被后來(lái)的人們所吸納,。如果參觀文藝復(fù)興時(shí)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(guò)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(huì)將之不斷捶打并反復(fù)加熱,，制造出現(xiàn)錯(cuò)綜復(fù)雜的波紋圖案。這種加工工藝,，可通過(guò)控制碳含量來(lái)調(diào)節(jié)其性能,。比如為劍芯選用堅(jiān)柔、富有韌性的鋼,，然后將其與經(jīng)過(guò)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(guò) 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(xiàng)新技術(shù)沒(méi)有使用兩種不同的材料來(lái)加工形成新的合金，而是僅使用鐵,、鎳和鈦的合金粉末,，通過(guò)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(duì)此表示：“我們已經(jīng)成功地在 3D 打印過(guò)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(wú)需隨后對(duì)鋼進(jìn)行硬處理,。在一定條件下,，它會(huì)形成小的鎳鈦微結(jié)構(gòu)，這些所謂的沉淀物會(huì)使材料硬化,。當(dāng)受到機(jī)械應(yīng)力時(shí),，它們會(huì)阻止晶格內(nèi)的錯(cuò)位移動(dòng)，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,。”