Penyelidik di North Carolina State University mempunyai membangunkan kaedah untuk mencetak sejumlah besar aloi kaca logam menggunakan teknologi 3D. Teknik baru ini dapat membantu dalam pembinaan motor elektrik yang lebih cekap, bahan kekuatan yang lebih tinggi, struktur berat yang lebih ringan, bahan tahan haus yang lebih baik, dan banyak lagi.
Kertas penuh diterbitkan dalam jurnal Bahan Terapan Hari Ini.
Gelas metalik, juga dikenali sebagai logam amorf, tidak mempunyai struktur kristal kebanyakan logam, jadi penciptaannya memerlukan penyejukan pantas untuk menjaga struktur kristal dari membentuk. Keterbatasan ini sebelum ini bermakna penyelidik boleh membuang cermin logam hanya beberapa milimeter tebal.
Walaupun idea percetakan kaca logam 3D telah berada di lebih dari satu dekad, kajian baru ini merupakan satu-satunya kerja membuktikan bahawa ia mungkin.
Teknik baru ini membolehkan penyelidik untuk melemparkan kaca logam 15 kali ketebalan pemutus kritikal asalnya.
"Pemprosesan lapisan demi lapisan semasa percetakan 3D menyediakan kadar penyejukan yang cukup tinggi bagi setiap lapisan untuk menghasilkan BMGs (kaca logam pukal) yang jauh lebih besar daripada yang dihasilkan menggunakan teknik tradisional," kata Zaynab Mahbooba, seorang pelajar kedoktoran di Jabatan Sains dan Kejuruteraan Bahan NC dan pengarang pertama kertas itu.
Bagaimana ia berfungsi
Dalam kajian ini, para penyelidik menggunakan kaedah gabungan serbuk-bedak laser.
"Proses ini berfungsi dengan terlebih dahulu menyebarkan lapisan nipis serbuk logam ke substrat (dalam kes kami, logam itu adalah aloi pembentuk kaca), laser secara selektif mencairkan asas serbuk di luar bahagian-bahagian geometri akhir, dan kemudian lapisan lain tersebar, "kata Mahbooba.
"Proses ini berulang sehingga geometri akhir selesai."
Para penyelidik telah menyesuaikan parameter laser untuk menampung keperluan unik aloi kaca logam dan untuk meningkatkan sifat mekanikal dan struktur mikro, jelas Mahbooba.
Melalui teknik baru ini, aloi dibentuk sedikit pada satu masa, jadi ia menyejukkan dengan cepat dan mengekalkan sifat-sifat amorfnya, akhirnya membentuk objek kaca logam padat.
Implikasi masa depan
Teknik ini boleh membuka pintu untuk percetakan 3D banyak aloi amorf yang lain, tetapi ia tidak akan datang dengan serta-merta.
"Tidak ada sebab teknik ini tidak boleh digunakan untuk menghasilkan apa-apa aloi amorf," Ola Harrysson, Edward P. Fitts Profesor Perindustrian dan Kejuruteraan Perindustrian di NC State dan pengarang yang sama, dalam satu kenyataan.
"Salah satu faktor yang mengehadkan pada ketika ini akan menghasilkan atau mendapatkan serbuk logam dari komposisi aloi apa saja yang anda cari."
Di samping itu, para penyelidik perlu menguji banyak komposisi aloi untuk mencari kombinasi sifat yang tepat.
"Sebagai contoh, anda ingin memastikan anda bukan sahaja mempunyai sifat elektromagnetik yang dikehendaki, tetapi aloi itu tidak terlalu rapuh untuk kegunaan praktikal," kata Mahbooba dalam satu kenyataan.
Setakat ini, para penyelidik sedang berusaha menggunakan teknik ini untuk pembinaan motor elektrik.
"Pada masa ini, motor elektrik dihasilkan menggunakan logam kristal; Oleh itu, untuk membangunkan motor elektrik berasaskan BMG, kita perlu merekabentuk aloi BMG dengan sifat bahan yang optimum untuk aplikasi (Ia perlu magnet!) dan juga untuk pemprosesan bahan tambahan, "kata Mahbooba.
Kajian itu juga termasuk Harvey West, Timothy Horn dan Christopher Rock of NC State; Lena Thorsson, Mattias Unosson dan Peter Skoglund daripada Sindre Metals; dan Evelina Vogli daripada Coating Liquidmetal.
