高吸收性纳米纹理粉末用于增材制造
Ottman A Tertuliano1,2, Philip J DePond2,3, Andrew C Lee4
1Mechanical Engineering and Applied Mechanics, University of Pennsylvania, 220 S. 33rd St., Philadelphia, PA 19104, USA.
Science advances
|September 4, 2024
概括
研究人员开发了一种方法,将纳米级槽添加到金属粉末中,将激光粉末床融合的吸收率提高70%. 这一创新增强了铜和等金属的节能制造.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 制造业 工程 制造工程
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 金属增材制造 (AM) 面临的局限性是由于对能源源-材料相互作用的控制不足.
- 某些金属粉末的高反射性,如铜和,阻碍了AM过程中高效的激光吸收.
研究的目的:
- 为金属粉末开发一种可通用的表面修饰技术,以提高激光吸收性.
- 为了实现反射和耐火金属的高能效增材制造.
主要方法:
- 在金属粉末表面引入纳米级槽.
- 使用激光粉床融合 (LPBF) 来评估表面修改对吸收性和打印能力的影响.
- 使用模拟来了解增强吸收性背后的物理机制.
主要成果:
- 铜,铜银和的粉末吸收率提高了70%以上.
- 在低激光能量密度 (83 J/mm3) 的情况下,能够打印高达 92% 的相对密度的纯铜.
- 模拟证实,纳米级槽通过等离子体效应和多重散射增强吸收性.
结论:
- 通过纳米级槽进行表面修饰是一种可通用的方法,可以提高金属粉末的吸收性和可打印性.
- 这种方法克服了使用AM制造反射和耐火金属的局限性.
- 开发的工艺为更节能的金属增材制造提供了一条途径.
