3D打印纯无裂纹钼的可行性

近日，美国橡树岭国家实验室（ORNL）开发出一种被称为“Mighty Mo”（超强钼）的耐热钼合金配方，可配合电子束熔化（EBM）3D打印，这种合金能承受极端温度，甚至能够满足航空航天应用的苛刻要求。

ORNL小组3D打印的“Mighty Mo”材料的SEM图片

据介绍，这种超强钼由钼和碳化钛（TiC）粉末混合组成，它克服了这类合金通常的脆性和易氧化性。经过（EMD）打印，该金属基复合材料就会产生致密，无裂纹的可承受极端温度的零件。ORNL的Mike Kirka说：“我们的结果表明，用机械合金化的金属基复合材料粉末制造是可行的。”“由熔融粉末形成的结构可以承受高温，这表明钼及其合金可以用于航空航天和能量转换应用。”

作为一种难熔金属，钼具有多种特性，使其成为在超温度敏感区域内部署的极具吸引力的选择。该合金的特点是熔点升高至2622℃，并且热膨胀系数，导热性和耐腐蚀性较低，但在某些温度下其韧性也很差。另外，钼对加工过程中的氮和氧污染极为敏感，这会导致其晶界偏析，导致零件开裂。在该领域已经进行的有限研究中，科学家将金属与其他材料混合，试图更好地控制其重结晶和晶粒尺寸，但收效甚微。

团队使用定制的Arcam3D打印机（如图）进行研究

为了配制材料，科学家将Mo和TiC粉末以60:40的比例混合在一个刻度量筒中，该量筒充满了氩气以防止氧化。然后，使用行星式球磨机将所得的金属基质复合材料机械合金化8小时，直到可以进行3D打印为止。为了处理他们的新粉末，ORNL团队开发了定制的ArcamS12 EBM3D打印机，其特征是改进的构建腔，该构建腔由活塞，进料器，耙子和工作台粉末床输送系统组成。该机器的升级有效地优化了其小批量生产，同时实现了高级过程监控和辅助物料进料。

最终，研究人员还得出结论，他们证明了3D打印纯无裂纹钼的可行性，并且通过完善的参数设置，该合金可以在航空航天或能量转换领域，例如传热组件等领域找到新的应用。