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粘合剂喷射增材制造技术的复杂准直器加工应用

发布人:3D打印商情

责任编辑:激光制造商情

来源:3D打印商情

2019-08-10 11:46

  据《3D打印商情》了解,最近,作者Corson L. Cramer,Amy M. Elliott,James O. Kiggans,Bianca Haberl和David C. Anderson在他们发表的《通过B4C的粘合剂喷射增材制造和Al的无压熔融渗透制造的复杂形状的准直器的加工》这项研究论文中称,目标是通过粘合剂喷射增材制造创建准直器样品,以进一步分析以创建高密度几何形状。解释可用于操纵中子的装置有助于评估各种不同的材料,研究人员指出,准直器特别能够防止不同射线(X射线,伽马射线等)的散射。他们还指出同位素必须具有非常大的中子吸收截面用于该过程,典型的材料通常包括镉、硼和钆。

  “随着中子波长变短(或能量变大),吸收截面变小。本研究选择B基材料有两个原因。首先,它是用上述三种中子吸收剂候选者列表中最安全、最容易处理的材料。其次,Cd或Gd等材料在较高能量下的吸收截面截止,而B则没有。”研究人员表示。

B4C粉末的SEM图像(左)和Horiba数据(右)

  由于B4C可以很容易地以粉末形式加工,因此可以作为预成型件进行3D打印,使用氰基丙烯酸酯粘合剂进行结构支撑。这里的准直器形式被“渗透”了三个Al等级,包括:

  1、AA 2024

  2、AA 1100

  3、纯铝

  特别选择AA 2024是因为它易于制成复合材料,而其他等级则用于比较不同的微观结构。该团队需要用于准直器应用的强大复合材料,并且为了验证在本研究中的使用,他们从相同几何形状的其他样品中编译数据。

  “这种方法有三个更高层次的发现:一、材料净成形得到改善;二、就中子吸收能力而言,这些材料可以很好地作为准直器工作;三、这种材料在需要高机械载荷的系统中很有用。”研究人员表示。

用于渗透的设置。

  他们能够通过BJAM制造和加工多种高密度B4C-Al复合材料。粉末预成型件“随后无压力”用Al合金渗透,B4C预成型件在高温下通过芯吸熔融Al。

  “有可能实现非常高的密度,高达97%TD。此外,发现打印部件的净成形得以保留,因此部件可用于不需要进一步加工的应用。复合材料的维氏硬度高达283HV。”研究人员总结道。

  “中子衍射数据显示,渗入Al的样品散射较少,屏蔽效果略好于渗入过量胶的样品。通过使用BJAM和无压熔体渗透进行处理,可以增加这种材料的产量,并可以制造复杂的定制准直器。”

  虽然这项研究比目前使用的许多其他材料和技术更加复杂,但复合材料在研究人员和工程师中非常受欢迎,因为它们可以根据需要加强和操纵机械性能,从而获得更好的结果——无论是否使用亚麻纤维复合材料、PG/PLA复合材料或石墨烯增强纳米复合材料。

(a)打印的B4C准直器的宏观图像。(b)打印层的SEM。(c)Al渗透的B4C准直器。