非晶態金屬的特點是其無序的原子結構，被實現為高效的工程材料，不僅比傳統金屬硬得多，一般比陶瓷材料更硬。也相對耐腐蝕，并且具有良好的導電性。

    然而，非晶態金屬的制造是充滿挑戰的過程，特別是通常需要高于其熔化溫度，并迅速冷卻，使其避免結晶，從而形成的非晶態金屬玻璃。制造過程需要非凡的冷卻速度，并限制了它們可以形成的厚度，因為較厚的部分很難被迅速冷卻。

    加州理工大學制造非晶態金屬的方法為：將第一層金屬合金表面高溫熔融；迅速冷卻這層熔融金屬合金，凝固形成非晶態金屬的第一層；然后在此基礎上進行下一層的加工。在這個過程中使用的是“噴涂技術”應用至每一層，包括等離子噴涂、電弧噴涂等方法。“噴涂技術”可以使用的原材料包括：金屬絲和金屬粉末。根據3D科學谷的市場研究，該“噴涂技術”為DED直接能量沉積3D打印技術。

    圖片：冷卻速率與非晶態金屬特征關系

    隨著加州理工大學的此項專利獲批，該技術正式進入商業化階段。無獨有偶，非晶態金屬進入商業化成為2017年金屬增材制造界的熱門話題。此前，EOS還投資非晶態金屬3D打印初創企業Exmet，Exmet是從2016年起與德國材料巨頭Heraeus集團合作研發非晶態金屬3D打印技術，與加州理工大學所使用的DED技術不同的是，Exmet在工廠中配備了一臺EOS M 290 金屬3D打印機，用于制造高性能的非晶態金屬零部件。

    在國內，大連交通大學研究非晶態金屬的制造已久，還通過采用熔體噴鑄的方法制備了板狀非晶合金Zr55Al10Ni5Cu3。大連理工大學通過真空操作環境中主要利用將工作臺外側設置冷卻液工作池，保證所制備的金屬構件始終處于較低溫度，提高金屬構件熔池附近的溫度梯度，從而快速高效地擴散掉金屬構件熔池附近熱量，進而避免晶化的發生。

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責任編輯：殷鵬飛

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