在过去的几十年中，金属3D打印在创建复杂形状和高功能的定制零件方面一直处于领先地位。但是，随着添加剂制造商为满足3D打印需求而采用了更多的合金，在制造均匀、无缺陷的零件方面也面临着挑战。
德克萨斯A&M大学研究人员的一项新研究进一步完善了使用激光粉末床熔合3D打印技术制造优质金属零件的过程。通过结合机器学习和单轨3D打印实验，他们确定了有利的合金化学成分和工艺参数，如激光速度和功率，以在微尺度上打印性能均匀的零件。
“我们最初的挑战是确保印刷件上没有气孔，因为这是制造机械性能增强物体的明显杀手。”材料科学与工程系博士生Raiyan Seede说。“但在我们之前的工作中解决了这一挑战之后，在这项研究中，我们深入欧洲杯足球竞彩研究了欧洲杯线上买球微调合金的微观结构，以便在比以前更精细的尺度上对最终打印对象的性能进行更多的控制。”
研究人员已经在杂志上发表了他们的发现添加剂制造。
与其他3D打印方法一样，激光粉末床熔接也可以逐层构建3D金属零件。该工艺首先在基板上轧制一层薄薄的金属粉末，然后用激光束沿着跟踪预期零件横截面设计的轨道熔化粉末。然后，再涂上一层粉末，重复该过程，逐渐形成最终零件。
用于添加剂制造的合金金属粉末种类繁多，含有不同浓度的金属混合物，如镍、铝和镁。在印刷过程中，这些粉末在被激光束加热后迅速冷却。由于合金粉末中的单个金属具有非常不同的冷却性能，因此以不同的速率凝固，这种不匹配会产生一种称为微观偏析的微观缺陷。
当合金粉末冷却时，个别金属会析出赛德说。“想象一下将盐倒入水中。当盐的量很小时，盐会立即溶解，但当你倒入更多的盐时，不溶解的多余盐颗粒开始沉淀成晶体。本质上，这就是我们的金属合金在印刷后快速冷却时的情况。”欧洲杯猜球平台
他说，这个缺陷看起来像小口袋，里面的金属成分浓度与印刷部分的其他区域略有不同。这些不一致会损害打印物体的机械性能。
为了纠正这种微缺陷，研究小组研究了四种含有镍和一种其他金属成分的合金的凝固过程。特别是，对于这些合金中的每一种，他们研究了在不同温度下存在的物理状态或相，以增加镍基合金中其他金属的浓度。因此，根据详细的相图，他们可以确定合金的化学成分，从而在添加剂制造过程中减少微观偏析。
接下来，他们在不同的激光设置下熔化了单轨合金金属粉末，并确定了产生无气孔零件的工艺参数。然后，他们将从相图中收集到的信息与从单轨实验中收集到的信息结合起来，以获得激光设置和镍合金成分的综合视图，从而产生无气孔且无微观偏析的打印零件。
最后，研究人员更进一步，训练机器学习模型来识别单轨实验数据和相图中的模式，从而开发出适用于任何其他合金的微观偏析方程。Seede说，该方程旨在预测凝固范围、材料性能、激光功率和速度下的偏析程度。
“我们的方法简化了不同成分合金在添加剂制造中的成功使用，而无需担心引入缺陷，即使是在微尺度上，”雪佛龙一号教授、材料科学和工程系主任易卜拉欣·卡拉曼博士说。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球“这项工作将对航空航天、汽车和国防工业大有好处，这些行业一直在寻找更好的方法来制造定制金属零件。”
研究合作者Raymundo Arroyavé博士和Alaa Elwany博士补充说，他们的方法的独特性在于其简单性，工业界可以很容易地对其进行调整，用选择的合金制造坚固、无缺陷的零件。他们指出，他们的方法与之前主要依靠昂贵、耗时的实验来优化加工条件的努力形成了对比。
Arroyavé是材料科学和工程系的教授，Elwany是Wm 欧洲杯足球竞彩Mic欧洲杯线上买球hael Barnes的64个工业和系统工程系的副教授。这项研究的其他贡献者包括材料科学与工程部的奥斯汀·惠特和威廉·特里赫恩，以及工业与系统工程部的叶佳慧。
这项研究得到了美国陆军研究办公室和国家科学基金会的支持。欧洲杯线上买球
来源:https://www.tamu.edu/