科学家用3D打印技术复现古代钢制造工艺

来源：环球网

据南极熊了解，近日，大马士革钢坚硬而坚韧，主要因为它是由不同的合金层组成。在古代，这是首选的材料，尤其是剑刃材料。现在，德国杜塞尔多夫的马克斯·普朗克研究所和亚琛的弗劳恩霍夫激光技术研究所团队开发了一种工艺，可以在3D打印机中逐层生产此类钢材，其中，每个单独的层的硬度可以做具体调节。

据介绍，大马士革钢制造工艺最初特指由乌兹钢制成的钢材，于2000多年前从印度进口、并在大马士革制造或交易，具有弯曲度、波浪状，类似流水的明暗条纹的钢材。而由于乌兹钢的断代，真正的大马士革钢早已成为一门失传的艺术，因而被许多致力于逆向工程的科学家和手工艺人寄予了很高的期望。

不过这种钢材背后的基本原理，已经被后来的人们所吸纳。如果参观文艺复兴时期的现代展览，参观者可以在剑匠的展位上发现许多质量出乎意料的复制品。

据悉，大马士革钢刀片是通过捆扎铁条并烤至炽热，然后将其扭曲到一起而制成。铁匠们会将之不断捶打并反复加热，制造出现错综复杂的波纹图案。这种加工工艺，可通过控制碳含量来调节其性能。比如为剑芯选用坚柔、富有韧性的钢，然后将其与经过特殊加工质地变硬并磨尖而成的剑锋焊接在一起。

值得关注的是，杜塞尔多夫和亚琛的研究人员正试图通过 3D 打印和激光技术复现古代大马士革钢的制造工艺。而且，这项新技术没有使用两种不同的材料来加工形成新的合金，而是仅使用铁、镍和钛的合金粉末，通过激光熔化并一层层地导入，形成所需的形状，然后移除多余的粉末，即可呈现最终的产物。

另外，这虽然仍属于 3D 金属打印的范畴，但新技术的不同之处在于激光的使用，以及其改变金属的晶体结构，以形成硬质和易延展的钢的交替层。

马克斯·普朗克研究所博士后研究员 Philipp Kürnsteiner 对此表示：“我们已经成功地在 3D 打印过程中特别地修改了各层的微观结构，以使其最终组件具有所需的性能，而无需随后对钢进行硬处理。在一定条件下，它会形成小的镍钛微结构，这些所谓的沉淀物会使材料硬化。当受到机械应力时，它们会阻止晶格内的错位移动，也正是塑性形变的特征。在添加了每一层之后，可使金属冷却至 195°C（383°F）以下，从而留下柔软的层、形成强度与延展性相结合的钢材。”