瑞士研究团队开发了一种新型块状金属玻璃 (BMG)，其具有需要被 3D 打印成高质量贵金属部件的特性。

使用基于钯 (Pd) 的 BMG 粉末和传统的 LPBF 3D 打印机，工程师们已经能够制造出密度为 99.6%， 且具有自然镜面效果的无裂纹样品。鉴于该团队的原型需要少于 70 克的材料来打印，它们可以作为未来经济实惠的新型增材制造珠宝和制表组件的先驱。

由于其高抗腐蚀性和抗氧化性以及非过敏性，纯贵金属在许多方面都是制造珠宝的理想材料。然而，此类合金也往往表现出低耐磨性和耐刮擦性，而这些都是制造高价值消费品时的严重缺陷。

尽管已经进行了大量研究来开发具有更好性能的贵重合金，但即使经过多次热机械处理，这在以前也证明是困难的。相比之下，BMG 越来越多地被视为晶体部分的有前途的替代品，因为它们的非晶性质可以防止它们受到位错和晶界缺陷的影响。

虽然第一个 BMG 的历史可以追溯到 70 多年前，但这些结构通常是通过传统铸造制造的，限制了可以生产的零件的尺寸。同时，使用 LPBF 3D 打印，理论上可以打印 BMG，同时防止其结晶，产生耐用的非晶部件，但该工艺迄今为止仅应用于铁和铝等金属。

为了评估增材制造在优质金和银基 BMG 生产中的全部潜力，瑞士团队因此寻求确定用于创建高度非晶钯结构的最佳参数集，以及热变化的临界点导致零件形状和几何形状不规则。

使用单线轨道，研究人员能够为他们的实验确定理想的参数，结果证明激光功率水平为 40-60W，任何高于 80W 的功率都会导致打印减速。确定了最佳设置后，该团队继续制造十二个样品，每个样品的尺寸为 5 x 5 x 1mm 3，但早期的原型表现出高度不规则的形状。

为了纠正这种失真，研究人员在每层打印之间引入了 1 秒的等待时间，让样本有时间在连续的激光轨迹之间冷却。有趣的是，在后来的解剖中，每个测试样本的结构都是无定形的，但在 60W 下生产的部件被证明具有最宽的处理窗口，验证了团队早期的假设。

利用他们的最终参数集，工程师通过 3D 打印 3mm x 4mm 圆柱体来结束他们的测试，该圆柱体的孔隙率仅为 0.4%。然而，该团队确实承认，他们的结果可能会受到 μCT 扫描分辨率的影响，并且样品的抗压强度比铸造替代品低 14%，证明需要进一步优化工艺。

此外，摘要动力学分析显示，研究人员的零件结晶速度比加工速度慢，这表明交叉污染和粉末雾化可能影响了他们的发现，因此在部署此类 BMG 之前，该问题值得进行调查。 -使用贵金属替代品。

尽管 Pd 基 BMG 具有良好的玻璃形成能力，但 LPBF 制造中避免结晶的关键方面并不是热条件，而是没有杂质。

考虑到非晶合金固有的延展性和耐腐蚀性能，现在正在对开发无缺陷 BMG 进行大量研究也就不足为奇了。例如，在华中科技大学(HUST)，研究人员自己配制了一种粉末，可以 3D 打印成可扩展的 BMG 结构。

就在去年，中国科学家还开发了一种结合超声波振动辅助、热塑性成型和 3D 打印的方法来生产增强型 BMG 复合材料。使用这种新颖的工艺，该团队能够制造出夹层结构的钛合金增强部件，事实证明，这种部件比传统的整体 BMG 坚固得多。

在其他地方，Fabrisonic反复开发了超声波增材制造 (UAM) 技术，该技术能够合并不同的非晶合金。作为美国宇航局最近一项研究的一部分，该公司能够将不同的金属连接到晶体基材上，从而提高强度、耐腐蚀性和潜在的航空航天应用。

在该项目期间，瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)、苏黎世联邦理工学院和瑞士联邦材料科学与技术实验室(EMPA) 合作开展了研究。

关键词：行业动态，原材料，技术创新