关键材料学院开发便宜的3D印刷磁铁
3D打印是一种神奇的技术，可以在简单的塑料或纯属金属中几乎可以在您想到的每个行业中使用。但是，用于制造特殊特性（例如电导率和磁性特性）的材料可能还有很长的路要走。许多研究人员为3D打印磁铁开发了不同的方法。为该领域做出贡献的最新组织是美国能源部的关键材料研究所（CMI），使用3D激光金属印刷技术来优化永久磁铁材料。对于某些应用，该材料可能是昂贵的稀土新近硼（NDFEB）磁铁的更经济的替代品。 CMI中使用的合金由Niobium组成，Niobium是一种相对廉价且稀有的土元素，以及钴，铁和铜。研究人员3D打印了各种样品，显示了各种成分。
CMI科学家Ryan Ott说：“这是一种已知的磁铁材料，但我们想重新审视它，看看是否可以找到更好的磁性。” “有四个元素，有很多可供选择的作品。使用3D打印大大加快了搜索过程。”使用传统生产方法生产磁铁可能需要几周的时间，但是3D打印仅需两个小时. .研究人员确定了最有希望的样品，然后使用传统的铸造方法制作了第二组样品，并将它们与原始样品进行了比较，以查看它们之间的差异。
CMI科学家Ikenna Nlebedim说：“由于需要开发必要的微观结构，因此使用激光打印来识别散装材料的潜在永久磁铁阶段非常具有挑战性。”但是，这项研究表明，增材制造可以是一种快速的经济。制造永久磁铁合金的有效工具。 “
The study was documented in a paper entitled "Rapid Evaluation of Ce-Co-Fe-Cu Systems for Permanent Magnet Applications," by F. Meng, RP Chaudhary, K. Ganhda, IC Nlebedim, A. Palasyuk, E. .Simsek, MJKramer and RTOtt. "The array of bulk samples with controlled composition was synthesized by laser engineering mesh forming (LENS) by adding different proportions of alloy powder to a molten pool produced by a laser," the paper explains. "Based on the magnetic evaluation of LENS printed samples, arc melting and ingots with different compositions of Fe (5-20 at. %) and Co (60-45 at. %) were prepared while maintaining a constant Ce (16 at%) and Cu (19 at%) content. The microstructure and phase evolution of different chemical compositions and their dependence on magnetic properties were analyzed in as-cast and heat-treated samples. In LENS printing and casting samples, we found the best magnetic correspondence. In the main single-phase Ce(CoFeCu)5 microstructure, high coercivity (Hc>10KOE）可以实现而无需任何微观结构的细化。”
关键材料研究所是美国能源部AMES实验室领导的能源创新中心，该中心由能源效率和可再生能源办公室的高级制造办公室支持。 CMI正在研究如何减少或消除对稀土金属和其他目前对清洁能源至关重要的材料的依赖。
