不可思议的非晶态金属3

非晶态金属（金属玻璃）又称非晶态合金， 它既有金属和玻璃的优点， 又克服了它们各自的弊病．如玻璃易碎， 没有延展性．金属玻璃的强度高于钢， 硬度超过高硬工具钢， 且具有一定的韧性和刚性， 所以， 人们赞扬金属玻璃为“敲不碎、砸不烂”的“玻璃之王”。

非晶态金属集众多优异性能于一身，如高强度、高硬度、耐磨以及耐腐蚀 等。这些优异的性能使其在航空航天、汽车船舶、装甲防护、精密仪器、电力、 能源、电子、生物医学等领域都存在广泛的应用前景。

大连交通大学研究非晶态金属的制造已久，还通过采用熔体喷铸的方法制备了板状非晶合金Zr55Al10Ni5Cu3。本期，就和网友一起来看他们是如何将3D打印技术用于制造非晶态金属。

目前通常采用的 铜模铸造法制备出的非晶态金属的尺寸仅为厘米级，严重地制约其工程化应用。 另外，由于非晶态金属存在严重的室温脆性问题，其在室温下难以进行机械加 工，所以难以获得精密复杂的非晶态金属构件。

在利用激光3D打印技术成形金属构件的过程中，熔池附近的热量主要通过所制备的金属构件基体向外传导，激光熔池的冷却速率主要取决于金属构件基体内部的温度梯度。对于成型需要较高冷却速率的非晶态金属构件，较低的基体温度梯度会使熔池的热量无法快速扩散出去，导致熔池在冷凝的过程中发生 晶化，导致无法获得全非晶态的金属构件，降低金属构件的性能。大连交通大学通过提高熔池的冷却速率，来达到激光3D打印成形非晶态金属构件的目的。

大连理工大学通过真空操作环境中主要利用将工作台外侧设置冷却液工作池，保证所制备的金属构件始终处于较低温度，提高金属构件熔池附近的温度梯度，从而快速高效地扩散掉金属构件熔池附近热量，进而避免晶化的发生。

粉末床工作台安装在冷却液工作池内，工作台外周环绕有多层循环冷却水管，循环冷却水管的主体置于所述冷却液工作池内，循环冷却水管的进、出水管穿过所述冷却液工作池并置于真空手套箱外。

通过调节冷却液流量控制阀，控制冷却液液面上升速度，使冷却液液面始终低于激光打印层面一定距离，保证金属构件熔池的热量可以快速地经金属构件基体流向冷却液；循环冷却水管环绕工作台多层并置于冷却液工作池内，可以及时带走冷却液热量，降低冷却液温度。

本文参考专利：

CN105081321A:激光3D打印成形非晶态金属构件冷却系统及其冷却方法

来源：3D科学谷

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