3D打印快速开发先进合金，MX-Lab六种材料精确进给

随着各行业的不断发展，对具有先进特性的金属的需求前所未有地高涨。从极端温度到严格的重量限制，每个行业都面临不同的挑战，这些挑战促使研究人员开发具有更高性能的材料。金属合金化是其中一种重要选择，为此，研究人员正在采用实验方法来创造能够突破材料性能极限的合金。

例如，由五种或更多元素组成的高熵合金（HEAs）已被证明在极端环境应用中具有出色的适应性。金属基复合材料（MMCs）通过引入其他金属或陶瓷作为增强材料，在航空航天和汽车等行业中得到了广泛应用。而功能梯度材料（FGMs）则通过设计成分逐渐变化的材料，能够满足在不同位置需要不同特性的功能组件的需求。

然而，研究和生产这些合金的过程复杂且充满挑战。每个样品都需要经过多个制造步骤，而且往往需要多次迭代才能达到所需的性能。3D打印为合金研究提供了一种高效的解决方案，激光粉末定向能量沉积技术通过喷嘴输送金属粉末，同时利用激光创建熔池，快速固化材料以形成金属样品。

3D打印技术参考注意到，韩国InssTek公司推出了一款名为MX-Lab的金属3D打印机，吸引了全球顶尖大学及研究机构的关注。MX-Lab采用定向能量沉积（DED）技术，专为材料研究设计，其最突出的特点是“六粉进料器”系统，该系统能精确调控多达六种不同材料的比例，即使在微量粉末的情况下，也能确保精确的粉末进料，非常适合精细研究应用。

MX-Lab的操作系统支持对各种材料成分的兼容性和微调控制。其构建体积为150x150x150毫米，进料速率可达0.03-2克/分钟（基于Ti-6Al-4V材料）。通过堵塞振动法(CVM)系统，MX-Lab实现了稳定的粉末进料速率，拓宽了进料速率范围，并增强了系统的耐用性。

该技术兼容重力粉末和气体辅助直接粉末供应，适用于各种DED应用，同时也支持独立粉末进料模型，如PCM多/单单元，对于Ti-6Al-4V等材料，进料速率可达15-20克/分钟。该机器配备了300W的镱光纤激光器（可调至500W），生产一个10毫米立方体的样品大约需要40分钟，且材料浪费极少。

MX-Lab的原位合金化能力，意味着它可以在打印过程中直接合成合金材料。这一功能对于研究新型合金材料具有重要意义，因为原位合金化可以精确控制合金的成分和结构，从而优化其性能。其广泛的材料兼容性使得研究人员可以灵活选择和使用不同类型的材料进行研究，进一步拓宽了新材料研究的范围。稳定的粉末进料速率和耐用性则为长时间、连续性的新材料研究提供了重要保障，确保了研究结果的准确性和可靠性。

使用MX-Lab打印机开发的高熵合金的EBSD图像

使用MX-Lab打印机开发的高熵合金的EDS线路轮廓图

总的来说，MX-Lab在新材料研究中具有重要意义。它提供了精确的材料配比、精细的打印控制、原位合金化能力、广泛的材料兼容性以及稳定的粉末进料速率和耐用性，这些特点共同为新材料的研发提供了有力的支持，为探索合金化的未来提供了一个强大的工具。