如何增强SLM金属3D打印部件的延展性和韧性

2018年4月13日，南极熊从外媒得知，新加坡的一个研究小组最近对SLM（选择性激光熔融）3D打印机技术展开了一项高级研究，对于用于金属AM工艺的生产项目来说，这些研究结果有可能是十分宝贵的。在NPGaisamaterials杂志上公开发表的一篇为题“强化选择性激光熔融3D打印机不锈钢316L强度和延展性”的论文中阐述了这项研究的结果。作者是ZhongjiSun，XipengTan，ShuBengTorandCheeKaiChua.。

工程师们探寻了一系列有所不同类型的激光器，以及仿真和测量粉末床的特定几何特征和熔融过程，以便明确提出创意方法来提升SLM技术的效率。他们找到，金属AM部件的延展性和韧性可以通过其晶体结构的优化来强化。选择性激光熔融技术还包括一个激光束，通过数字3D模型预先编程，用作熔融金属粉末床的特定区域，以便将金属颗粒熔合在一起构成特定形状。由于3D打印机技术具备在一个阶段自动分解简单几何图形的潜力，因此需要过多的人力或工具成本，因而受到重视。

由于其更高的分辨率和扣除部件的强度，SLM高于类似于的金属AM工艺。尽管与其他技术比起其强劲的优势，但SLM3D打印机在延展性和韧性方面依然必须改良。一般来说必须普遍的后处理来提升SLM生产的部件的性能，由于内部孔隙，各向异性，缺少成形缺失和其他问题，这些部件有可能很强但过分脆化。

多年来，工程师仍然在企图解决问题金属3D打印机强度和韧性之间的折中问题。该研究项目企图通过研究用于SLM3D打印机生产的零件的微观结构来解决问题这个问题。他们找到可以仔细观察到两种有所不同的晶体学结构，称作011和更加少见的001。

前者需要生产出有更为结实和极具延展性的部件。当变形力产生到SLM3D打印机部件时，有两种有所不同的机制可以使晶体结构变形。一个被称作晶格滑动，另一个被称作变形孪生。

变形孪生是延展性和韧性方面的选用机制，011结构的零件更加频密地展现出出有这种机制。用于简单的熔池几何和不道德仿真，研究人员探寻有所不同的方法来构建所需的晶体学结构。他们找到，更高的激光功率更加有可能构建改良的结构，就像更加较短，加深的熔池一样。

△用于有所不同激光源的熔池。所有图片，来源：NPGAsiaMaterials△用于380W和950W激光功率的SLM建构的SS316L样品中构成001和011晶体学结构研究人员利用海洋级不锈钢316L（一种用作工业用途和SLM3D打印机的常用材料），需要在原位调整晶体结构，以构建改良的性能。

在设计具备011晶体结构的部件中，延展性和韧性水平高达40％。除此之外，扫瞄策略等对结果也有一定的影响。

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