NUST MISIS科學(xué)家將3D打印鋁復(fù)合材料的強(qiáng)度提高了一倍
時間：2018-10-11 21:30 來源：中國3D打印網(wǎng) 作者：LaoZhou 閱讀：次
中國3D打印網(wǎng)10月11日訊，NUST MISIS科學(xué)家提出了一種生產(chǎn)超高純度氧化鋁（UHPA）的先進(jìn)方法，該方法可以使3D打印鋁復(fù)合材料的強(qiáng)度翻倍，并將這些產(chǎn)品的特性提升到鈦合金的質(zhì)量。開發(fā)的3D打印改性劑可用于航空航天工業(yè)的產(chǎn)品。
3D打印細(xì)節(jié)原型。圖片來源：Sergey Gnuskov / NUST MISIS
航空航天，船舶和醫(yī)療行業(yè)正在利用鈦、鋁和鋼進(jìn)行3D打印以節(jié)省時間和成本，鋁質(zhì)輕（密度2700 kg / m3）且可模塑，彈性模量約為70 MPa。這是金屬適合3D打印的行業(yè)主要要求之一，但是單獨(dú)的鋁不夠堅固，即使合金硬鋁的拉伸強(qiáng)度也只有500 MPa，其布氏硬度HB只有20 kgf / mm2。
現(xiàn)在所開發(fā)的改進(jìn)版本，基于氮化物和氧化鋁并通過燃燒獲得，已成為新復(fù)合材料的基礎(chǔ)。 NUST MISiS團(tuán)隊(duì)的研究使用純度為99.7％的鋁顆粒。通過氧化，與堿反應(yīng)，隨后的鹽酸處理和1450℃的熱煅燒UHPA中雜質(zhì)，特別是鐵雜質(zhì)的總濃度降低，而堿金屬（K，Na，Li）的濃度則增加了。
研究人員研究了后續(xù)酸處理和熱處理后雜質(zhì)濃度的變化，發(fā)現(xiàn)該方法可以生產(chǎn)出純度為99.99％的UHPA，其初始純度分別為99.70％和99.99％。
NUST MISIS大學(xué)研究實(shí)驗(yàn)室的鋁燒工藝（PRNewsfoto / NUST MISiS）
3D打印細(xì)節(jié)原型。圖片來源：Sergey Gnuskov / NUST MISIS
航空航天，船舶和醫(yī)療行業(yè)正在利用鈦、鋁和鋼進(jìn)行3D打印以節(jié)省時間和成本，鋁質(zhì)輕（密度2700 kg / m3）且可模塑，彈性模量約為70 MPa。這是金屬適合3D打印的行業(yè)主要要求之一，但是單獨(dú)的鋁不夠堅固，即使合金硬鋁的拉伸強(qiáng)度也只有500 MPa，其布氏硬度HB只有20 kgf / mm2。
現(xiàn)在所開發(fā)的改進(jìn)版本，基于氮化物和氧化鋁并通過燃燒獲得，已成為新復(fù)合材料的基礎(chǔ)。 NUST MISiS團(tuán)隊(duì)的研究使用純度為99.7％的鋁顆粒。通過氧化，與堿反應(yīng)，隨后的鹽酸處理和1450℃的熱煅燒UHPA中雜質(zhì)，特別是鐵雜質(zhì)的總濃度降低，而堿金屬（K，Na，Li）的濃度則增加了。
研究人員研究了后續(xù)酸處理和熱處理后雜質(zhì)濃度的變化，發(fā)現(xiàn)該方法可以生產(chǎn)出純度為99.99％的UHPA，其初始純度分別為99.70％和99.99％。
NUST MISIS大學(xué)研究實(shí)驗(yàn)室的鋁燒工藝（PRNewsfoto / NUST MISiS）
鈦的強(qiáng)度比鋁的強(qiáng)度高約六倍，因此這種先進(jìn)的方法生產(chǎn)的3D打印鋁復(fù)合材料是鈦的強(qiáng)度的三分之一。研究人員詳細(xì)介紹了該技術(shù)并將結(jié)果發(fā)表在科學(xué)期刊可持續(xù)材料與技術(shù)中。“我們已經(jīng)開發(fā)出一種技術(shù)來加強(qiáng)通過3D打印獲得的鋁基復(fù)合材料，我們通過燃燒鋁粉獲得了創(chuàng)新的前體改性劑，”NUST MISIS有色金屬和黃金部門的Alexander Gromov教授解釋道。 “燃燒產(chǎn)物：氮化物和氧化鋁，專門用于燒結(jié)分支表面，在顆粒之間形成過渡納米層。表面的特殊性質(zhì)和結(jié)構(gòu)使顆粒牢固地附著在鋁基質(zhì)上，其結(jié)果是獲得雙倍的的強(qiáng)度。“
據(jù)研究人員稱，所研究的UHPA生產(chǎn)方法的優(yōu)點(diǎn)是成本低，實(shí)用性高。目前，該團(tuán)隊(duì)正在借助新技術(shù)測試原型。
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