科學家用3D打印技術復現(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。現(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研究所團隊開發(fā)了一種工藝，可以在3D打印機中逐層生產(chǎn)此類鋼材,，其中,，每個單獨的層的硬度可以做具體調節(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，因而被許多致力于逆向工程的科學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)許多質量出乎意料的復制品,。

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加熱，制造出現(xiàn)錯綜復雜的波紋圖案,。這種加工工藝,，可通過控制碳含量來調節(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)過特殊加工質地變硬并磨尖而成的劍鋒焊接在一起。

值得關注的是，杜塞爾多夫和亞琛的研究人員正試圖通過 3D 打印和激光技術復現(xiàn)古代大馬士革鋼的制造工藝,。而且,，這項新技術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，但新技術的不同之處在于激光的使用,，以及其改變金屬的晶體結構,，以形成硬質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構,，以使其最終組件具有所需的性能,，而無需隨后對鋼進行硬處理。在一定條件下,，它會形成小的鎳鈦微結構,，這些所謂的沉淀物會使材料硬化。當受到機械應力時,，它們會阻止晶格內的錯位移動,，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、形成強度與延展性相結合的鋼材,�,！�