آلیاژهای فلزات شیشه ای پرینت سه بعدی شده استحکام بالاتر و سبک تر

آلیاژهای فلزات شیشه ای پرینت سه بعدی شده

محققان دانشگاه ایالت کارولینای جنوبی، آلیاژهای فلزی آمورف یا فلزات شیشه ای را با استفاده از تکنولوژی پرینت سه بعدی ساختند. این، محققان می گویند، درها را به روی کاربردهای متنوع مانند ماشین های الکتریکی، مواد مقاوم به سایش بهتر، مواد با استحکام بالاتر و ساختارهایی با وزن کمتر باز کنید.

زینب محبوبا، دانشجوی دکتری در دانشگاه ایالت کارولینای جنوبی از دپارتمان مهندسی مواد گفت:” فلزات شیشه ای ساختارهای بلورین اکثر فلزات را ندارند- ساختار آمورف منجر به خواص مطلوب فوق العاده می شود”.

ساخت فلزات شیشه ای برای ممانعت ساختار بلورین از شکل دهی به سریع سرد کردن نیاز دارد. این بدان معنا است که محققان توانستند فقط فلزات شیشه ای را به ضخامت های کوچک، کمتر از چند میلی متر ریخته گری کنند. این محدودیت اندازه، ضخامت بحرانی ریخته گری نامیده شده است.

محبوبا بیان کرد :”ایده استفاده از روش ساخت افزایشی یا پرینت سه بعدی برای تولید فلزات شیشه ای در مقیاس های بزرگتر از ضخامت بحرانی ریختگی، تقریبا مربوط به بیش از یک دهه است ،  اما این اولین کار منتشر شده است که نشان داد  ما قادر به تولید آلیاژ آهنی آمورف در مقیاس ۱۵ برابر بزرگتر از ضخامت بحرانی ریختگی بودیم”.

در این روش،  لیزر به یک لایه از پودر فلزی اعمال می شود، آن را به صورت یک لایه جامد ذوب می کند که ضخامتش ۲۰ میکرون است. پلتفرم ساخته شده سپس به ۲۰ میکرون کاهش می یابد، پودر بیشتری بر سطح پخش شده و فرآیند تکرار می شود. با تشکیل سریع آلیاژ، بدلیل سرعت سرد شدن بالا، آمورف کیفیت خود را حفظ می کند. در نهایت، فلز شیشه ای جامد بوجود می آید، و البته این جامد ساخته شده بصورت لایه های آلیاژی مجزا و ورقه ورقه شده نیست.

اولا هاریسون، پروفسور سیستم های صنعتی و مهندسی در ایالت NC، گفت، ” هیچ دلیلی وجود ندارد که این روش برای تولید هر آلیاژ آمورف نتواند استفاده شود. یکی از فاکتورهای محدودکننده در این مورد، تولید کردن یا بدست آوردن پودرهای فلزی از هر ترکیب آلیاژی است که شما بدنبال آن هستید.”

به عنوان مثال،  برخی فلزات شیشه ای که پتانسیل بسیاری برای استفاده در ماشین های الکتریکی نشان داده اند، حرارت تلف شده را کاهش می دهند و توان بیشتری از میدان های الکترومغناطیسی را به الکتریسیته تبدیل می کنند.

بنابراین هاریسون نتیجه گرفت که با وجود فرایند ساخت افزایشی، می توان این فلزات شیشه ای را در هندسه های پیچیده و متنوع تولید کرد که ممکن است همچنین منجر به سودمندی آن ها در کاربردهای متنوع شود.