三倍的强度，3D打印超强耐腐蚀不锈钢316L

3D打印正在获得工业制造业越来越多的重视，但即便是很多看好3D打印技术的制造业人士，对3D打印所能实现的产品形状感到乐观，但对3D打印所能实现的力学性能感到疑虑。

不锈钢是近一百五十年前发明的，今天仍然广受欢迎。它是通过将钢铁本身与铁和碳(有时是其他金属如镍)的组合进行熔炼制成的，并添加了铬和钼元素，防止生锈和腐蚀。铬促进了钢的钝化并使钢保持稳定钝态的结果。随着钼含量的增加，钢的高温强度提高，比如持久，蠕变等性能均获较大改善。

金属加工是理解冶金领域的一门深奥学问，复杂的一系列冷却，再加上热处理和轧制等步骤使材料具有紧密堆积的合金晶粒结构，并且颗粒之间具有薄边界的微观结构。当金属弯曲或受到应力时，就容易产生裂缝，但是强大的边界作用可以阻止这些裂缝的发生，使得材料更加坚固，同时仍然具有足够的灵活性以形成所需的形状。

3D打印研究人员长期以来一直试图制造更坚固的金属零件。通过粉末床选择性金属熔化技术，计算机控制的大功率激光束在金属表面上前后移动。激光熔化的颗粒撞击并融合在一起，然后粉末床下降进行另一层金属粉末的加工。新熔化的材料结合到下面的层，通过重复这种逐层熔化的方式，工程师们可以构建复杂的形状，例如火箭及航空发动机。

问题是在显微镜下，这些不锈钢零件通常是高度多孔的，并且容易断裂。

最终，美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(LLNL)联合乔治亚理工大学和美国俄勒冈州立大学的阿姆斯国家实验室的科学家们通过改变加工参数和过程控制来提高零件的力学性能。通过控制激光能量以及采取快速冷却的过程，科研人员获得了更加致密的零件加工结果。

科研人员在316L不锈钢的3D打印领域取得了“突破”，这是一种常见的“海洋级” 不锈钢具有低碳组成。在石油管道、发动机零件和厨房设备等场合被广泛使用，通常具有低腐蚀性和高延展性。令人兴奋的是，测试表明坚固耐磨的3D打印316L不锈钢可以提供比其他形式的钢更高水平的强度和延展性，使其有助于化学设备、医疗植入物、发动机零件以及需要其设备优异物理性能的各种其他应用。

现在，研究人员不仅仅将这种过程控制工艺应用到不锈钢的加工中，还扩展到其他金属材料的加工中。3D科学谷了解到他们可以使得3D打印机在不同的尺度上构建小型的墙壁单元结构，这些结构可以防止裂缝和其他常见问题的发生。 测试显示，在某些条件下，这些3D打印的不锈钢零件的强度是传统制备工艺所实现的强度的三倍，这一发现还发表在Nature Materials*上。

宾夕法尼亚州的内基梅隆大学的机械工程师Rahul Panat表示，美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(LLNL)的发现是非常令人兴奋的事情。另外，Panat和他的同事们正在通过市面上购买的3D打印机来通过这种方法制造更强的金属。

这种高强度不锈钢的获得可以使得3D打印技术不仅可用于航空航天行业制造飞机燃料箱，还可以用于核电厂用来制造高强度压力管。