在古代，人們把在高溫下燒紅的生鐵反復(fù)錘打，最終使生鐵轉(zhuǎn)化為鋼。現(xiàn)在，英國劍橋大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)小組革新了技術(shù)，開發(fā)出一種三維(3D)打印金屬的新方法，可以在打印過程中將結(jié)構(gòu)變化“編程”到金屬合金中，微調(diào)它們的性能，而無需使用已延續(xù)了數(shù)千年的“加熱鍛打”工藝。該方法可降低成本，更有效地利用資源。研究結(jié)果發(fā)表在30日的《自然·通訊》雜志上。

　　自青銅時(shí)代以來，金屬部件一直是通過加熱和鍛打的過程制成的。這種方法用錘子使材料硬化，然后用火軟化，使人們可以將金屬制成所需的形狀，同時(shí)賦予其柔韌性或強(qiáng)度。加熱和鍛打之所以如此有效，是因?yàn)樗淖兞瞬牧系膬?nèi)部結(jié)構(gòu)，從而可以控制其性能。

　　目前3D打印技術(shù)的主要缺點(diǎn)之一是無法以相同的方式控制內(nèi)部結(jié)構(gòu)。此次，團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種3D打印金屬的新策略，可在材料被激光熔化時(shí)對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行高度控制。通過控制材料在熔化后凝固的方式，以及在此過程中產(chǎn)生的熱量，研究人員可以對(duì)最終材料的性質(zhì)進(jìn)行編程。

　　而當(dāng)3D打印的金屬部件被放置在相對(duì)較低的溫度下時(shí)，它會(huì)觸發(fā)微觀結(jié)構(gòu)的受控重構(gòu)，這一策略可以完全控制金屬的強(qiáng)度和韌性。

　　研究人員發(fā)現(xiàn)，在3D打印過程中，激光可以被用作微型“錘子”，使金屬變硬。然而，用相同的激光第二次熔化金屬會(huì)使其結(jié)構(gòu)松弛，從而允許在將零件放入爐中時(shí)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的重新配置。他們的3D打印鋼材經(jīng)過理論設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，其性能可與加熱和鍛打制成的鋼材相媲美。

　　鋼和鐵，從構(gòu)成元素上來說，并無太大區(qū)別。鐵可以被煉成鋼。簡單來說，經(jīng)過高溫煅燒等工序，鐵中的含碳量降低了，就成了鋼。鋼制品強(qiáng)度高、韌性好、耐高溫、耐腐蝕、易加工……多種優(yōu)點(diǎn)讓它一下子甩開了鐵好幾個(gè)檔次。這些微妙而復(fù)雜的化學(xué)過程，如今在3D打印中得到了復(fù)現(xiàn)。研究團(tuán)隊(duì)用激光改變金屬材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而控制材料性能。我們還會(huì)在鋼中加入鉻、錳等元素，未來3D打印的鋼材或許也能繼續(xù)升級(jí)，呈現(xiàn)出不同的合金鋼特性。