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3D打印破解分离难题与高效制备

来源:杰呈3D打印 发布时间:2025-10-30 09:05:29 浏览次数:0
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2011年相关研究

2011年,Carmo等人利用热塑性成型技术,将Pt57.5Cu14.7Ni5.3P22.5压印成形为纳米线和纳米花状结构。该材料对CO、甲醇、乙醇氧化均表现出了高催化活性和稳定性。

化学还原法制备非晶纳米颗粒

化学还原法是目前最常用的制备非晶纳米颗粒的方法。闵恩泽、邓景发等人以此法合成了非晶态纳米NiP、NiB颗粒等,这些颗粒可高效催化有机物加氢反应,创造了一定的经济价值。

非晶态合金在废水降解领域的应用问题

目前,应用于废水降解领域的非晶态合金往往为微米尺度的粉末或条带。降解完成后,催化剂分离不易。同时,在工业废水降解中,往往将催化材料封装在反应器中,废水自反应器中流过而得到净化。然而,需要较大的端压迫使水体流过装有粉体或条带填充物的反应器。

将非晶态合金制备成立体多孔状的大块状催化剂,对降低端压、促进降解过程中物质传输、实现降解完成后简便分离十分有利。

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3D打印技术为制备非晶合金提供可能

近些年来快速发展的3D打印技术,为制备三维立体孔状非晶合金提供了一种可能。3D打印技术是一种基于分层 - 叠加制造原理的材料制备技术。其基本策略是:先将预制备零件沿一定方向分解成许多特定厚度的切片,然后按每个单层的二维截面形状,逐层加工叠加,最终形成所需要的零件。

这种成型原理决定了3D打印技术适合加工成型几何形状复杂的零部件,可避免传统成形方法(铸造、锻造、切削等)中的多道工艺流程,提高了原材料的利用率,降低了零件的研发制造周期。

3D打印技术制造非晶合金的种类

目前,被报道可用于制造非晶合金的3D打印技术主要有激光3D打印技术、熔丝成型技术以及超音速热喷涂技术,其中激光3D打印技术被应用得最为广泛。

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激光3D打印技术分类及特点

激光立体成形技术(LENS)

LENS特点是送粉器与激光束同轴移动,在移动路径上粉体被惰性气体吹入熔池中熔覆沉积形成零件。由于送粉器移动速度限制,LENS成形过程激光扫描速度慢、冷速不会太快,导致LENS制备的非晶合金晶化现象明显。

激光选区熔化技术(SLM)

相较而言,SLM更适合用于制备高非晶含量的非晶合金零部件。SLM过程中的送料和激光烧结过程是分开的。在成形过程中,通过粉缸或粉斗方式在工作面上平铺满一层粉体,然后激光按照该层零件的形状扫过粉体使得粉体熔化随后快速凝固。待完成,工作平面下降一定厚度再平铺满一层粉体,如此循环往复直到零件成形完毕。

SLM将送料和烧结过程分开后,激光的移动速率可以极大提高(至高可达7 m/s),此外,激光束直径小(20 - 100 μm),为微熔池的快速凝固提供了必要条件(冷速可达10⁴~10⁶ K/s),十分有利于制备大尺寸复杂形状的非晶合金。


标签:3D打印

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