透過新的熱處理技術，讓 3D 列印金屬材更耐高溫

雖然 3D 列印技術能高效製造出複雜的金屬零件，但列印出來的金屬零件往往不敵受力和加熱而變形，有著不耐用的難題，為此美國麻省理工學院開發的熱處理技術，有可能讓這種狀況不再發生。

現有 3D 列印金屬零件耐用性的挑戰在於一種叫做「潛變（Creep，蠕變）」的現象，固體材料在應力和高溫下緩慢且永久地變形，尤其像是 3D 列印，金屬材料是由細小的晶粒組成，更容易發生潛變現象。

因此麻省理工團隊開發一種定向結晶（directional recrystallization）熱處理工藝，讓晶粒變大、不容易潛變。

在實驗室測試中，3D 列印材料鎳合金棒會先放置在感應線圈正下方的室溫水浴中，然後以不同的速度緩慢地垂直向上穿過線圈，緩慢將鎳合金棒每個部分加熱到 1,200 ºC～1,245 ºC，在金屬內部、線圈和水之間產生陡峭的熱梯度。

這種梯度會讓金屬的微觀晶粒變成更大的「柱狀」晶粒。就材料性能而言，最佳溫度落在 1,235 ºC 和每小時 2.5 釐米的拉拔速度，而根據 3D 列印零件的用途，可以透過改變處理時的溫度和速度來改變單個物品的晶粒結構。

目前團隊也計劃在類似於燃氣輪機或噴氣發動機葉片測試新技術，這些零件必須承受持續的機械應力和高溫，如果實驗結果符合期待、證明新熱處理後的材料不易出現潛變現象，則能打造更好、更高效的 3D 列印設計。

近年來人們對 3D 列印渦輪機葉片的興趣越來越高，不僅僅是因為環境和成本優勢外，製造商也可以快速生產出更複雜、更節能的幾何形狀葉片，若能解決 3D 列印葉片最大的阻礙「潛變」，將能清除一大麻煩。

• New process helps 3D-printed metal components take the heat
• With new heat treatment, 3D-printed metals can withstand extreme conditions

（首圖來源：麻省理工）