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MIT金属3D打印新发现!有时候,熔化可防止粘附

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-01-10 13:07:45   浏览次数:2097  
核心提示:麻省理工学院的研究人员通过高速相机观察喷涂过程、寻找金属粘合的理想条件,研发出一种新的喷涂金属涂层的粘附方式,该方式可能会对金属3D打印产生重大影响。
麻省理工学院的研究人员通过高速相机观察喷涂过程、寻找金属粘合的理想条件,研发出一种新的喷涂金属涂层的粘附方式,该方式可能会对金属3D打印产生重大影响。
 

喷射冲击后的金属表面,熔化形成的坑
 
一般来说,金属粘附是通过熔化金属来实现的。但麻省理工学院的这个发现,使传统的观点受到了质疑。
 
这项令人兴奋的研究成果得益于研究人员使用的高科技成像设备:带有16个独立电荷耦合器件(CCD)成像芯片的高速相机,可以在三纳秒内捕获图像。该相机由麻省理工学院博士后David Veysset开发,速度非常快,每秒可以拍摄3亿张照片,能够执行以前不可能完成的超音速喷射单个粒子的任务。这次研发团队就用了它。
 
但是,人们以前从来没有能够正确地观察过这样的喷雾过程,所以科学家们不得不根据结果来估计粒子撞击目标表面时的具体反应。有人认为金属粒子撞击表面时会熔化,而有的人则不这么认为。
 
现在,有了Veysset超强的光学设备,他们发现在某些条件下,金属颗粒确实会熔化表面。而这个过程却能产生一种连锁效应:颗粒不粘附。
 
麻省理工学院的研究人员目睹了颗粒在较短的时间内发生了反弹,而不是重新在表面凝固,也就是说当颗粒与表面脱离的时候,表面依然是熔化的。
 
这是违反直觉的。一般来说,通过提高喷涂速度或温度来改善熔融是比较常见的做法。而该发现则完全颠倒了对粘合方式的传统看法。
 

粒子熔化和反弹(上); 不熔化、不粘附(下)
 
他们发现,当喷射撞击颗粒和保持表面固体状态向外“飞溅”时,粘合效果最好。这时的颗粒不是液体,但看起来像液体,这种“固体飞溅”是使金属颗粒粘附的绝佳方式。
 
高速摄影机对开展更多技术性的实验非常有利,研究人员希望未来能够优化金属3D打印过程,改进金属涂层技术。
 
当然,并非所有的金属3D打印过程都以与喷涂相似的方式工作,比如SLM 3D打印。
 
他们认为,改进的金属涂层工艺可以使发动机部件的喷涂过程更加有效,提高使用率。
 
麻省理工学院的教授克里斯托弗·舒赫表示:“一台老式的发动机,想扔掉都很费劲。不过要是经过清理和喷涂,那它可能还是一台好机器。”
 
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