DfAM专栏 | DLM-120HT金属材料高通量制备平台助力新材料研究

安世亚太 2021年6月10日浏览：1889 评论：2

材料高通制备技术发展背景

21世纪科技发展的主要方向之一是新材料的研制和应用。随着科技发展日新月异，对新材料的需求也越来越多，这就需要快速研制出更多满足需求的新材料。传统的材料研究和应用周期较长，已经不符合当前新材料研发的需求。因此为了使新材料研发更省时，更经济，急需新的新材料研究及制备方法。

图1 各种新材料开发需求

图灵奖得主，关系型数据库的鼻祖Jim Gray（吉姆-格雷）在2007年加州山景城召开的NRC-CSTB大会上，提出将科学研究分为四类范式（Paradigm，某种必须遵循的规范或大家都在用的套路），依次为实验归纳，模型推演，仿真模拟和数据密集型科学发现（Data-Intensive Scientific Discovery）。其中，最后的“数据密集型”，也就是现在我们所称的“科学大数据”。因此未来新材料的开发更多的会以海量的数据作为基础，这也是当前发展“材料基因组”工程的重要原因，“材料基因组工程”以前所未有的大量数据为基础，将人工智能数据技术与高通量计算、高通量制备、高通量表征等新技术深度融合，更快、更准确的获得 成分-结构-工艺-性能间 的关系，从而实现对先进新材料及工艺进行设计预测，更快的获得所需的材料。2016年开始，我国首次将材料基因组工程与技术列入国家重点研发计划。

图2 科学研究的四种范式

金属材料高通量制备技术

材料高通量制备技术可以在短时间内制备大量不同成分的新型材料，可以加速新型材料的研发与应用，被列为材料基因组技术的三大技术要素之一。 其中金属材料的高通量制备有多种制备方法，但传统的金属材料高通量制备方法制备周期长，制备样品尺寸较小，能源消耗较高。随着增材制造技术的不断发展，采用增材制造技术开展金属材料的高通量制备也得到了迅速的发展，且增材制造高通量制备相较于传统高通量制备技术呈现出了 明显的优势：

可以快速成型多种材料试样；
可以制备毫米级以上的块状样品；
研究过程中原材料消耗较少，更经济。

图3 金属材料高通量制备方法总览

基于此，安世亚太科技股份有限公司携手钢铁研究总院，基于激光选区熔化技术开发了具有国际领先水平的DLM-120HT金属材料高通量增材制备设备。

图4 DLM-120HT金属材料高通量制备平台

DLM-120HT是基于异质粉末3D打印的新金属材料开发高通量制备平台。直接利用元素粉末或合金粉末进行激光选区熔化成型，一次打印过程可实现 4种粉末、 160种 材料成分配比的力学性能样件制备，适用于钢铁材料、铝合金、钛合金、镍基高温合金、高熵合金等金属新材料的成分筛选、性能研究以及梯度材料的研究。