马氏体钢3D打印新技术 可打印任意形状汽车部件且无缺陷

（图片来源：Texas A&M 官网）

新能源汽车讯 据外媒报道，美国德州农工大学（Texas A&M University）和空军研究实验室（AFR）的研究人员，开发了一种无缺陷3D打印马氏体钢零部件的技术。与同类钢材相比，马氏体钢强度更高，更具成本效益，在航空航天、汽车和国防工业等领域均有应用。

该校材料科学与工程系负责人Ibrahim Karaman表示：“强韧钢应用广泛，但是通常很贵。马氏体钢是唯一的例外，每磅不到一美元，成本相对较低。我们开发了一个3D打印框架，可以将这些硬钢打印成任意几何形状的无瑕疵物体。”

很多种合金是由铁、碳和其它元素构成，而马氏体钢是通过将钢设为高温状态再进行骤冷制成。在冷却过程中，碳原子被困在铁晶体中，使钢材形成极好的强度。为了满足不同的应用，需要将马氏体钢（特别是一种低合金马氏体钢）制成不同形状和大小的物体。这时，3D打印技术提供了实用的解决方案。采用这种技术，可以用锋利的激光束加热和熔化一层又一层的金属粉末，通过连接和堆叠，制造出复杂的物品。

然而，利用激光3D打印马氏体钢，可能产生非预期缺陷，比如材料内部出现气孔。Karaman表示：“用于3D打印的原材料非常坚硬，但是，小孔会大大降低最终打印物体的强度。”研究团队利用现有焊接数学模型，预测在不同激光速度和功率参数下，单层马氏体钢粉的熔化模式；然后分析这些模型中产生的缺陷数量和性质，并在此基础上调整相应设置，以改进结果和预测能力。

最终创建的框架能够正确预测，一套未经测试的新激光设置在打印钢时是否会产生缺陷。这种创新预测技术，将缩短评估和寻找合适的马氏体钢打印参数的时间。工程学院研究生、该研究的主要作者Raiyan Seede表示：“测试所有激光设置的可能性，评估哪些可能导致缺陷，是非常耗时的，有时甚至无法做到这一点。通过结合实验和建模，我们开发出简单快捷的步进式过程，用来确定哪种设置最适合3D打印马氏体钢。”

据介绍，无缺陷打印马氏体钢的方法，也适用于其他金属。Karaman称：“我们简化了3D打印金属的艺术，使最终产品没有气孔，这是金属添加剂制造行业的一次重大发展。”