日前，日立製作所和日本東(dong) 北大學開發出了利用金屬3D打印機對拉伸強度和耐腐蝕性出色的高熵合金“HiPEACE”（Hitachi Printable Extreme Alloy for Corrosive Environment）實施造型的技術。與(yu) 利用金屬3D打印機的以往方法相比，拉伸強度可提高至1.2倍，點蝕電位可提高至1.7倍（圖1）。用於(yu) 製造化學工廠等的設備部件時，可延長設備壽命、提高運轉率。

圖1：鑄造、使用金屬3D打印機的以往方法和新方法在合金組織及特性方麵的比較

新技術使用“粉末床熔融”式金屬3D打印機，原理是向平鋪的粉末材料照射激光及電子束，使截麵形狀熔融並凝固。采用這種方式時，凝固速度越快，金屬間化合物就越微細，越能均勻分散，拉伸強度及耐腐蝕性也就更高。

為(wei) 此，日立和日本東(dong) 北大學調整了造型時的電子束能量及掃描速度，並將預熱處理的溫度（預熱溫度）控製到必要的最低限度。預熱處理是在用電子束掃描截麵形狀使粉末熔融之前，事先向粉末整體(ti) 照射低能量電子束。如果降低預熱溫度，就會(hui) 拉大與(yu) 熔融溫度之間的溫度差，從(cong) 而提高凝固速度。

這樣便可在具備高耐腐蝕性的基體(ti) 相中均勻分散數十nm左右的高硬度金屬間化合物。憑借這一點，在使用HiPEACE作為(wei) 造型材料時，與(yu) 利用以往金屬3D打印機的造型相比，實現了1.2倍的1300MPa拉伸強度和1.7倍的0.85V vs Ag/AgCl點蝕電位。此次成功試製出了成分偏差少、均質且形狀複雜的部件（圖2）。

 
圖2：利用新技術製作的葉輪

化工廠、油井及氣井開采設備等的部件通常曝露在強腐蝕性氣體(ti) 中，為(wei) 了確保安全性，要求具備高強度和耐腐蝕性。日立和日本東(dong) 北大學著眼於(yu) 拉伸強度、耐磨損性以及在高溫氧化和酸堿環境下耐腐蝕性出色的高熵合金，從(cong) 2014年開始開發高強度高耐腐蝕性部件的製造技術。

不過，高熵合金由多種元素構成，因此鑄造時容易出現成分偏差現象。並且其硬度也很高，難以加工。因此，日立和日本東(dong) 北大學開發了使用金屬3D打印機、網眼狀析出高硬度金屬間化合物的技術，成功將拉伸強度提高到了鑄造的1.4倍。此次，為(wei) 了獲得實用化所要求的更高的拉伸強度和高耐腐蝕性，改進了利用金屬3D打印機實施造型的技術。

今後雙方將瞄準實用化，推進實際使用環境下的實證實驗。此次的新技術預定在2月14～18日於(yu) 美國田納西州舉(ju) 行的國際學會(hui) “TMS (The Minerals, metals & Materials Society)2016”上發表。