利用先進的X射線技術，科學家們製造出了具有超強強度和耐用性的17-4 PH不銹鋼，從而實現了3D列印領域的一個重要里程碑。這項發展有望降低成本並提高生產彈性，為複雜材料的製造帶來深遠影響。

研究人員已經開發出一種可靠的方法，可以利用積層製造或三維列印技術生產特定類型的不銹鋼（17-4 PH）。 從歷史上看，3D 列印鋼和其他合金一直是個問題，因為這些材料在被3D 列印機中的雷射加熱時會發生快速的溫度變化。 這些波動會破壞原子的結構排列，影響材料的韌性。 透過使用明亮的X 射線束，科學家們即時監測了這些快速變化，並改變了化學成分以抵消這些變化，從而提高了最終產品的耐用性。

17-4 PH 不銹鋼以堅固耐用和耐腐蝕而著稱，廣泛應用於工業機械、船舶、飛機和醫療設備。 這些新進展可以幫助17-4 PH 組件製造商降低成本，並提高製造彈性。 此外，這項研究開發的技術也為深入了解如何在三維列印各種材料的同時增強其特性和性能鋪平了道路。

三維列印過程中添加製造金屬中熱裂紋和氣泡複雜結構的顯微層析三維快照。 資料來源：阿貢國家實驗室

三維列印又稱快速成型製造，是根據數位模型逐層直接、整體地製造三維物體。 由於在列印過程中會發生快速的溫度變化，金屬合金的列印尤其困難。 使用3D 列印技術複製17-4 PH 不鏽鋼等耐用材料，需要能夠密切監控這些快速變化，並對材料的晶體結構進行修改。

阿貢國家實驗室能源部科學辦公室光源使用者設施高級光子源（APS）明亮的X射線束使監控17-4 PH不銹鋼的3D列印成為可能。 研究人員利用高能量X 射線衍射技術，每隔幾毫秒就能捕捉到材料加熱和冷卻時的影像。 利用這些影像，研究小組繪製了製程參數變化與晶體結構改變之間的關聯圖，然後利用此分析指導合金開發，以優化列印製程。 然後，他們在APS 使用小角X 射線散射來表徵被稱為奈米沉澱物的微小結構異常，這種異常會嚴重影響印刷不銹鋼部件的最終強度。 所開發的方法將有助於製造商以成本效益高的方式持續生產世界上最堅硬的材料之一。

編譯自/ SciTechDaily