一項針對增材制造Finemet合金結(jié)晶過程的新研究，為優(yōu)化金屬玻璃軟磁組件的生產(chǎn)提供了發(fā)展路線圖。金屬玻璃，即非晶態(tài)金屬，以其機械強度、耐腐蝕性和磁性能的綜合優(yōu)勢而備受關(guān)注。Finemet合金在變壓器、電感器和電動機等能源應(yīng)用中尤其具有潛力，但制造復(fù)雜幾何形狀的大塊組件時保持非晶或納米晶結(jié)構(gòu)面臨挑戰(zhàn)，限制了其廣泛應(yīng)用。

增材制造，特別是激光粉末床熔融（LPBF），為傳統(tǒng)技術(shù)提供了替代方案，但其極端熱條件可能引發(fā)Finemet鐵硅微觀結(jié)構(gòu)的結(jié)晶。晶相的尺寸、分布和類型對最終組件的磁效率、電阻率和機械行為起關(guān)鍵作用，因此精細(xì)調(diào)控納米晶結(jié)構(gòu)對提升軟磁性能至關(guān)重要。該研究的主要作者、IMDEA Materials的Saumya Sadanand表示：“理解這些結(jié)晶機制對于金屬玻璃的穩(wěn)定性和性能至關(guān)重要，有助于擴展其實用性并集成到復(fù)雜高性能系統(tǒng)中?！?/p>

近期在《增材制造》期刊上發(fā)表的研究，作為歐洲地平線AM2SoftMag項目的一部分，展示了通過雙掃描策略和改變掃描速度，研究人員能定制打印過程中的熱條件并分析其對微觀結(jié)構(gòu)的影響。研究發(fā)現(xiàn)，增材制造過程中形成的微晶比傳統(tǒng)熔體紡帶退火方法獲得的更大且更不均勻，尺寸從幾十納米到幾百納米不等，這歸因于工藝固有的局部化和波動熱條件。結(jié)晶發(fā)生在熔池快速凝固期間或后續(xù)激光掃描的熱影響區(qū)。

Sadanand指出：“這項研究表明，使用LPBF制造適合被動電機組件的納米晶-非晶復(fù)合材料時，參數(shù)選擇應(yīng)降低冷卻速率，以提高形核率、抑制大晶粒形成，并將納米晶限制在熱影響區(qū)?！毖芯咳藛T還發(fā)現(xiàn)熔池邊界凝固過程中會形成少量枝晶，其尺寸隨冷卻速率增加而減小。Sadanand總結(jié)道：“總體而言，這些發(fā)現(xiàn)強調(diào)了熱梯度和冷卻動力學(xué)對形核和生長機制的強烈影響?！?/p>

這項研究由IMDEA Materials可持續(xù)冶金研究小組在Teresa Pérez Prado教授指導(dǎo)下進行，楊彪彪博士和Marcos Rodríguez Sánchez博士也做出了貢獻，并與薩爾蘭大學(xué)、胡安卡洛斯國王大學(xué)和柏林工業(yè)大學(xué)的同事合作完成。
（來源：維度網(wǎng)）