用先進X光突破瓶頸 3D列印進階到超強不鏽鋼

編譯／高晟鈞

利用先進的X光技術，科學家們成功突破瓶頸，使用3D列印技術生產世界最廣泛運用的17-4PH不鏽鋼，為3D列印寫上嶄新一頁。

不鏽鋼在3D列印的困境

17-4PH不鏽鋼是一種由銅、鈮和鉻構成的鐵合金，因堅固、耐用、抗腐蝕，而常用於工業機械、船舶、飛機與醫療設備。而17-4PH不鏽鋼最被廣為人知，則是因為被蘋果的材料採購團隊相中，自iPhone 4系列後被選用。至此，17-4PH不鏽鋼躍居全球用量最多的MIM粉末，不只改變了智慧手機與3C產品設計的材料使用風格，也被金屬積層製造列為標準材料。

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3D列印也稱為積層製造，是根據數位模型，逐層完整地直接建構三維物體。然而，儘管現今3D列印技術已逐漸邁入大成，卻始終難以生產不鏽鋼或其他合金，因為材料在被雷射加熱的列印過程中，會經歷快速的溫度變化，這種溫度波動會破壞原子的結構排列，損害材料的韌性。

透過X光讓不鏽鋼列印成真

對此，美國阿貢國家實驗室透過高能量的X光衍射，在材料加熱與冷卻僅僅幾毫秒的間隔間捕獲影像，並繪製晶體結構與製程參數之間變化的相關性。研究團隊發現，在快速的加熱冷卻過程中，不鏽鋼會發生微小的結構異常，被稱為「奈米沉澱物」。這種異常結構會嚴重影響3D列印製程出的不鏽鋼強度。

研究團隊透過密切監控材料的變化，並對晶體結構與化學成分做出關鍵性修改，成功提升了不鏽鋼產品的的耐用性，幫助製造商經濟且高效地生產世界上最堅韌的材料之一。

資料來源:ScitechDaily

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