SLM成型非晶合金突破、进展与现存挑战

2013年SLM技术成型Fe基非晶合金的突破

2013年，Eckert课题组首次报道了可通过SLM技术成型复杂结构的Fe基非晶合金。XRD结果揭示，3D打印的Fe基非晶合金中非晶含量极高，晶化现象不明显。

通过优化激光功率、扫描速率等参数，可获得更为致密的块体合金，致密度高达99.7%，且SLM成型样品的软磁性能与粉体的相当。该工作首次证明了通过SLM成型方式制备大块、复杂形状的非晶合金的可行性。

国内外后续研究进展

随后，国内外多个课题组开展了SLM制备块体非晶合金的研究工作。到目前为止，Fe - 基、Zr - 基、Al - 基、Ti - 基均被报道能通过SLM成形。

• Deng等人报道通过SLM成型可以得到完全非晶态的Ti基非晶合金，并展现了通过SLM可以便利地制备极为复杂的头骨状和手状结构。
• 华中科技大学柳林课题组细致地研究了SLM工艺、非晶合金结构和性能之间的相互关系。
• 张诚等人成功制备了非晶含量在90%以上的Zr CuFeAlAg非晶合金，并成型了网格状髋关节，展示了3D打印Zr基非晶合金应用为可植入生物材料的可能性。

SLM技术成型非晶合金的特点与问题

SLM技术可成型结构极为复杂的非晶合金。然而，3D打印非晶合金的力学性能却并不尽如人意。

• 消除打印件中的缺陷和提高非晶含量方面有可能提高打印件的力学性能，这方面的工作还在进展中。
• 另外，以两种或两种以上的混合粉末为原料，可以制备得到非晶合金复合材料，有可能提高打印件的力学性能。

SLM成型非晶合金功能性能研究现状

尽管非晶合金具有良好的功能性能，但对SLM成型非晶合金的功能性能关注相对较少。

其中，高级氧化法能十分高效安全地氧化降解、矿化几乎所有种类的染料废水，且价格相对低廉，得到了广泛的关注。研究发现非晶合金是一类良好的高级氧化法催化剂。

然而目前使用的这些非晶合金催化剂大多都是微米粉末状或条带状的，其比表面积小(约0.010 m²/g )，制约了非晶合金催化剂性能的进一步提升。

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