關(guān)鍵材料研究所開(kāi)發(fā)了更便宜的3D打印磁體

3D打印是一種折衷技術(shù)，用于幾乎所有您能想到的行業(yè)的應(yīng)用，從簡(jiǎn)單地用塑料或純金屬制造出來(lái)。但用于制造具有導(dǎo)電性和磁性等特殊性能的材料可能還有很長(zhǎng)的路要走。許多研究人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)出3D打印磁鐵的不同方法，*近為該領(lǐng)域做出貢獻(xiàn)的組織是美國(guó)能源部關(guān)鍵材料研究所（CMI）使用3D激光金屬打印技術(shù)來(lái)優(yōu)化永磁材料，該研究所認(rèn)為，該材料可能是用于某些應(yīng)用的昂貴的稀土釹鐵硼（NdFeB）磁體的更經(jīng)濟(jì)的替代品。 CMI使用的合金由鈰組成，它是一種價(jià)格較低且稀有的稀土元素，以及鈷，鐵和銅。研究人員3D打印了各種樣本，展示了一系列成分。

“這是一種已知的磁體材料，但我們想重新審視它，看看我們是否能夠找到更出色的磁性。”CMI科學(xué)家Ryan Ott說(shuō)。 “有了四個(gè)元素，就有了大量的作品可供您選擇。使用3D打印大大加快了搜索過(guò)程。”用傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法生產(chǎn)磁體可能需要幾周的時(shí)間，但3D打印只需要兩個(gè)小時(shí)。研究人員確定了*有前景的樣品，然后使用傳統(tǒng)鑄造方法制作了第二套樣品，并將其與原始樣品進(jìn)行比較，看看他們之間的差距。

CMI科學(xué)家Ikenna Nlebedim表示：“由于需要開(kāi)發(fā)必要的微觀(guān)結(jié)構(gòu)，因此使用激光印刷來(lái)識(shí)別大塊材料的潛在永磁體相是非常具有挑戰(zhàn)性的。 “但是這項(xiàng)研究表明，增材制造可以作為快速經(jīng)濟(jì)地制造永磁合金的有效工具。”

該研究記錄在題為《用于永磁應(yīng)用的Ce-Co-Fe-Cu系統(tǒng)的快速評(píng)估》的論文中，作者包括F. Meng，R.P. Chaudhary，K. Ganhda，I.C. Nlebedim，A.Palasyuk，E.Simsek，M.J.Kramer和R.T.Ott。“通過(guò)將不同比例的合金粉末加入由激光產(chǎn)生的熔池中，通過(guò)激光工程網(wǎng)成形（LENS）合成具有受控組成的大塊樣品的陣列”，該論文解釋說(shuō)。 “基于對(duì)LENS印刷樣品的磁性評(píng)估，制備了具有不同Fe（5-20at。％）和Co（60-45at。％）組成的電弧熔化和鑄錠，同時(shí)保持恒定的Ce（ 16原子％）和Cu（19原子％）含量。在鑄態(tài)和熱處理樣品中分析了不同化學(xué)成分的微觀(guān)結(jié)構(gòu)和相的演變以及它們對(duì)磁性的依賴(lài)性。在LENS印刷和鑄造樣品中，我們發(fā)現(xiàn)*佳的磁性對(duì)應(yīng)于主要單相Ce（CoFeCu）5微結(jié)構(gòu)，其中高矯頑力（Hc> 10kOe）可以在沒(méi)有任何微觀(guān)結(jié)構(gòu)細(xì)化的情況下實(shí)現(xiàn)。“

關(guān)鍵材料研究所是美國(guó)能源部艾姆斯實(shí)驗(yàn)室牽頭的能源創(chuàng)新中心，由能效和可再生能源辦公室的先進(jìn)制造辦公室支持。 CMI正在研究如何減少或消除對(duì)稀土金屬和目前對(duì)清潔能源至關(guān)重要的其他材料的依賴(lài)。