广岛大年夜学霸占钨碳化物3D打印难题 用“软化”而非熔化重塑超硬材料 ​

研究团队的核心思路是让材料在受控前提下产生“软化”，而不是传统意义上的完全熔化。 他们采取一种被称为“热丝激光照射”（hot-wire laser irradiation）的工艺，经由过程激光将钨碳化物焊丝加热到刚好可塑的状况，在保持极高硬度的同时尽可能削减缺点。 这一办法有望改变切削、钻探以及工程施工等范畴硬质对象的制造方法。

不合于主流金属3D打印广泛依附将金属粉末或焊丝完全熔化的做法，广岛大年夜学团队用激光精确加热钨碳化物焊丝，使其仅达到可塑而非熔融的状况。 这种温度控制避免了在高温下常见的晶粒异常长大年夜和组分分化等问题，从而保护了材料的微不雅构造。 为了让多层成形构造之间实现靠得住冶金结合，研究人员在打印过程中引入了一层镍基合金作为中心层，使整体构造加倍致密。

钨碳化物–钴因其极高的耐磨性以及在摩擦、高平和强机械应力情况下的稳定表示，被广泛应用于工业刀具、钻头和建筑工程对象。 然而，恰是这种“几乎刀枪不入”的特点，也让该材料在传统工艺下极难加工成复杂外形。 今朝常见做法是将粉末装填入模具中烧结成形，这不仅限制了几何构造的复杂度，也会带来较大年夜的材料浪费。 理论上，增材制造可以同时解决构造复杂度和材料应用率问题，但前提是材料本身可以或许经受住打印过程。

测试成果显示，这种新工艺制备出的部件外面硬度跨越1，400 HV，接近蓝宝石等宝石级材料的硬度程度。 负责该项目标广岛大年夜学先辈理工学研究科助理传授丸本圭太表示，这一办法实际上是一种全新的金属材料成形思路，当前固然重要针对以WC–Co为代表的硬质合金，但道理上有望推广至其他难加工复合伙料。

广岛大年夜学团队提出的筹划，走出了一条介于焊接与3D打印之间的“中心路线”。 经由过程精确调节激光功率和焊丝送进速度，他们让硬质合金刚好软化到可以层层堆叠成形，但又不至于破坏其原有微构造。 这种受控相变过程既克制了开裂，又保持了钴黏结相在材料内部的合理分布，保持了硬度与韧性的均衡。

研究团队也强调，今朝这一技巧仍在完美之中，他们正持续优化工艺窗口，以彻底清除局部开裂等残存问题。 下一步工作将重点验证该办法在更复杂几何外形上的实用性和稳定性。 一旦这些技巧障碍获得解决，将来经由过程增材制造临盆外形复杂、寿命长且材料应用效力更高的工业对象将成为实际，这也是工程师面对超硬复合伙料时经久寻求但一向难以实现的目标。