块状金属玻璃BMG以其优异的机械性能而著称,这些性能有望提升多个领域中机械和功能系统的性能和效率。尽管块状金属玻璃BMG的潜力巨大,但其商业化应用仍受限于传统制造工艺所能生产的小尺寸部件。传统方法难以实现制造BMG所需的高冷却速率(10-106
K/s),这一速率是形成无定形结构的关键。增材制造技术,特别是粉末床融合(LPBF)和定向能量沉积,以其能提供所需冷却速率而受到关注。这些技术的快速发展使得生产大尺寸、复杂形状的BMG部件成为可能,打破了玻璃成型器的限制,为BMG的商业化应用开辟了新道路。
然而,如何通过增材制造技术控制加工参数以制备具有理想机械性能(即致密、完全无定形)的块状金属玻璃BMG仍然是一个挑战。新南威尔士大学的杰米·克鲁齐奇教授带领的研究团队联合悉尼大学深入研究了LPBF制造BMG的加工工艺-微观组织-性能关系,研究了块状金属玻璃BMG的制造技术和应用前景。关注公众号:
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团队研究了两种不同粉末(一种较粗且含氧量低,另一种较细且含氧量高)在不同激光功率和扫描速度下的表现,旨在理解和控制BMG的玻璃结构和机械性能。研究结果显示,存在一个较大的工艺加工窗口,可为特定成分(Zr59.3Cu28.8Nb1.5Al10.4)的块状金属玻璃BMG制造出高致密度和完全非晶结构(经X射线衍射确认)。在此工艺窗口中,可获得不同的BMG玻璃结构和机械性能,包括显微硬度、屈服强度和塑性应变。
研究结果表明,通过在较宽的加工窗口中调整LPBF工艺参数,可以定制块状金属玻璃BMG的微观结构和机械性能,为这一材料在工业中的广泛应用提供了重要的技术基础。关注公众号: 增材制造硕博联盟,免费获取海量增材资料,聚焦增材制造研究与工程应用!
相关研究成果以题为 “Superior mechanical properties of a Zr-based bulk metallic
glass via laser powder bed fusion process control” 发表在国际顶刊《Acta
Materialia》上。
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