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铁虫 (正式写手)

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[交流] 请3D打印的高人们点评一下已有13人参与

http://www.nanjixiong.com/thread-66559-1-1.html
http://link.springer.com/article/10.1007/s11837-015-1802-0

爆料：美国科学家发现钛金属3D打印件或存在致命缺陷 [复制链接]

一直以来，钛都被认为是最合适3D打印的金属材料之一，所以目前，它的应用范围十分广泛，比如用于制造各种航空航天部件或医疗植入物。但现在，这种情况可能要发生改变了，因为最近卡内基·梅隆大学（CMU）的一项研究发现3D打印的钛金属物体可能存在“相当致命的缺陷”。

据南极熊了解，这种缺陷简单来说就是3D打印的钛金属物体有可能因为内部无数的细小孔隙出现裂缝，而这些孔隙主要是因为3D打印时钛金属粉末在融化后混入了气体。

这种糟糕的结果是CMU借助美国能源部下属阿贡国家实验室（ANL）的高强度同步辐射X射线和微断层摄影工具，通过分析由电子束熔融（EBM）和选择性激光熔融（SLM）技术3D打印的钛金属件后发现的。其中使用的钛金属是最常见Ti-gAI-4V（含6%的铝和4%的钒）。

根据他们的观察，这些钛金属件中的孔隙大小不一，从几微米到几百微米不等，但数量众多而且分布随机，所以在受到一定程度的外力时就很有可能导致内部出现裂缝。

另外，CMU的研究团队还发现了会影响孔隙率的因素，主要就是3D打印机的激光束功率、速度和间距。在使用EBM技术和Ti-gAI-4V进行的实验中，尽管他们在不断地调整了上面这些参数，但是始终没能完全消除打印件内部的孔隙。

“激光束功率不足也是出现孔隙的原因，因为这种情况下有些粉末可能会出现不融。但功率太高也不行，那会提高造成深孔的风险，也就是电子束留下的空隙。”CMU材料科学和工程教授Anthony Rollett表示，“这些孔隙会明显降低钛金属的抗疲劳能力。空隙越多，影响就越大。”

这对于当前使用钛金属的3D打印行业来说无疑是一个沉重打击，要知道金属（尤其是钛）3D打印由于具有很多优点（如成型速度快、自由度高、更节省材料、能降低成本等）已经被许多行业寄予厚望了，而此次的研究却意味着相关的技术和材料（包括钛甚至其它金属）可能必须要改变了。

不过，这也并不意味着世界末日的到来。因为CMU的研究者们发现，虽然完全消除3D打印钛金属件中的孔隙几乎是不可能的，但在不融粉末与太多粉末之间很可能存在着一个“甜点”，可以令3D打印钛金属的效果达到最佳。因此，他们现在已经将研究转向了钛金属处于粉末的初始状态了。

目前，研究者们已经将相关的研究论文发表到了《Journal of Minerals, Metals, and Materials Society》杂志上，标题为《通过同步辐射X射线微断层扫描评估加工参数对电子束熔融Ti-6Al-4V孔隙率的影响》。如果你感兴趣，可以点击这里进入浏览。

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