Forskere gennemgår papir afslører indsigt i fremstilling af nanokompositter af høj kvalitet

Metal matrix nanocomposites (MMNC'er) bruges i stigende grad i industrier som bilindustrien, rumfart og militær på grund af deres fremragende kombination af høj styrke, termisk stabilitet, duktilitet og isotropi. Imidlertid, på trods af MMNC'ers overlegne egenskaber og voksende interesse, den komplekse behandling og utilstrækkelig økonomisk effektivitet har begrænset anvendelsen af ​​MMNC'er. Højt energiforbrug er stadig afgørende for at sprede armeringen for at opnå mikrostrukturel homogenitet og avancerede mekaniske egenskaber i disse materialer.

Selektiv lasersmeltning (SLM), også kendt som laser powder bed fusion (L-PBF), er en additiv fremstillingsteknologi (AM) anvendt på metaller og keramik, og har vist et lovende potentiale for fremstilling af unikke strukturer og egenskaber såsom MMNC'er. Ved hjælp af højeffektlaser, SLM giver mulighed for hurtig produktion af tredimensionelle (3-D) dele med komplicerede former direkte fra pulvermaterialer uden den tidskrævende formdesignproces. Dette reducerer produktionsomkostninger og gennemløbstid, mens der leveres tilpassede MMNCs dele til bilindustrien, rumfart, elektronik og biomedicinske industrier.

Imidlertid, på grund af manglen på omfattende forståelse af de defekter, der er unikke for SLM, såvel som fremstillingen og ydeevnen af ​​nanokompositter med SLM, forskere fra Singapore University of Technology and Design (SUTD) og deres forskningssamarbejdspartnere sætter sig for at opnå en grundig forståelse af den videnskabelige og teknologiske viden. De gennemgik state of the art forskning ud fra perspektivet af materialer og SLM-behandlingsparametre. Deres papir blev udgivet i Fremskridt i materialevidenskab , et tidsskrift, der udgiver autoritative anmeldelser af de seneste fremskridt inden for materialevidenskaben.

En dybdegående gennemgang af fremstillingsovervejelserne i forbindelse med nanokompositter blev også udført, herunder materialer og SLM-behandlingsparametre, med vægt på fysiske egenskaber og fremstilling af pulvere (se billede). Derefter, mekaniske egenskaber ved MMNC'er og de tilsvarende forbedringsmekanismer blev behandlet for at give en dybere forståelse af MMNC'er.

"MMNC'er har altid været en stor interesse for materialeforskere. Med fremskridtet inden for avanceret fremstilling, især additiv fremstilling, der er nu større potentiale i at opnå MMNC'er af høj kvalitet. I vores anmeldelse, laser powder bed fusion er valgt som processen i fokus, da den har bevist sine evner til at fremstille funktionelle dele af metaller og keramik, " forklarede hovedforsker og medforfatter professor Chua Chee Kai fra SUTD.

Gennemgangspapiret behandlede også de defekter, der er unikke for SLM-teknologi, der er forbundet med nanopartikler. Anvendelserne af MMNC'er, især dem, der er fremstillet med SLM-behandling, blev også opført og sammenlignet.

"En af de vigtigste udfordringer i AM er manglen på "udskrivbare" materialer. Vi mener, at denne omfattende gennemgang giver et rettidigt overblik og forståelse af SLM for MMNC'er ved at fokusere på fordelene uden at ignorere begrænsningerne. Dette vil forhåbentlig tilskynde flere forskere til at udforske dette meget interessante område, "sagde medforfatter Dr. Sing Swee Leong fra Nanyang Technological University.