ノースカロライナ州立大学の研究者は、 方法を開発した 3D テクノロジーを使用して大量の金属ガラス合金を印刷します。 この新しい技術は、より効率的な電気モーター、より高強度の材料、より軽量な構造、より優れた耐摩耗性材料などの構築に役立つ可能性があります。

フルペーパーは雑誌に掲載されています Applied Materials Today.

アモルファス金属としても知られる金属ガラスは、ほとんどの金属の結晶構造を欠いているため、その作成には結晶構造の形成を防ぐために急速に冷却する必要があります。 これらの制限により、これまで研究者は数ミリメートルの厚さの金属ガラスしか鋳造できませんでした。

金属ガラスを 3D プリントするというアイデアは XNUMX 年以上前から存在していましたが、この新しい研究がそれが可能であることを証明した唯一の研究です。

この新しい技術により、研究者らは元の臨界鋳造厚さの 15 倍の金属ガラスを鋳造することができました。

「3D プリント中の層ごとの処理により、層あたりの冷却速度が十分に速くなり、従来の技術を使用して製造されたものよりも大幅に大きい BMG (バルク金属ガラス) が作成されます。」 ザイナブ・マブーバ、ノースカロライナ州材料科学工学部の博士課程の学生であり、論文の筆頭著者です。

機能

研究では、研究者らはレーザー粉末床融合法を使用した。

「このプロセスは、まず金属粉末の薄い層を基板上に広げ（私たちの場合、金属はガラス形成合金でした）、レーザーで最終形状の断面の粉末ベースを選択的に溶かし、次に別の層を溶かします。蔓延しています」とマブーバ氏は語った。

「このプロセスは、最終的な形状が完成するまで繰り返されます。」

研究者らは、金属ガラス合金特有の要件に対応し、機械的特性と微細構造を強化するために、レーザーパラメータを調整する必要があったとマブーバ氏は説明した。

この新しい技術により、合金は一度に少しずつ形成されるため、急速に冷却されて非晶質の性質が維持され、最終的には固体の金属ガラスの物体が形成されます。

将来への影響

この技術は他の多くのアモルファス合金の 3D プリントへの扉を開く可能性がありますが、すぐには実現しません。

「この技術をアモルファス合金の製造に使用できない理由はありません。」 オラ・ハリソン、ノースカロライナ州立大学産業システム工学のエドワード・P・フィッツ特別教授であり、論文の責任著者であるエドワード・P・フィッツ氏は声明で述べた。

「現時点での制限要因の XNUMX つは、目的の合金組成の金属粉末を製造または入手できるかどうかです。」 

さらに、研究者は特性の適切な組み合わせを見つけるために多くの合金組成をテストする必要があります。

「例えば、望ましい電磁特性を備えているだけでなく、合金が実用に耐えるほど脆くないことを確認したいのです」とマブーバ氏は声明で述べた。

現在、研究者らはこの技術を電気モーターの構築に適用することに取り組んでいます。

「現在、電気モーターは結晶金属を使用して製造されています。 したがって、BMG ベースの電気モーターを開発するには、用途 (磁性である必要があります!) および積層造形プロセスに最適な材料特性を備えた BMG 合金を設計する必要があります」と Mahbooba 氏は述べています。

この研究には、ノースカロライナ州のハーベイ・ウェスト氏、ティモシー・ホーン氏、クリストファー・ロック氏も参加した。 Sindre Metals の Lena Thorsson、Mattias Unosson、Peter Skoglund。 そしてリキッドメタルコーティングのエヴェリーナ・ヴォグリ氏。