① B鈦採用什麼方法能讓它變得柔軟易於加工拉細變長
鈦的熱處理方法
一.鈦的基本熱處理:
工業純鈦是單相α 型組織，雖然在890℃以上有α-β 的多型體轉變，但由於
相變特點決定了它的強化效應比較弱，所以不能用調質等熱處理提高工業純鈦的
機械強度。工業純鈦唯一的熱處理就是退火。它的主要退火方法有三種：1 再結
晶退火 2 消應力退火 3 真空退火。前兩種的目的都是消除應力和加工硬化效應，
以恢復塑性和成型能力。
工業純鈦在材料生產過程中加工硬度效應很大。圖2-26 所示為經不同冷加
工後，TA2 屈服強度的升高，因此在鈦材生產過程中，經冷、熱加工後，為了恢
復塑性，得到穩定的細晶粒組織和均勻的機械性能，應進行再結晶退火。工業純
鈦的再結晶溫度為550-650℃，因此再結晶退火溫度應高於再結晶溫度，但低於
α-β 相的轉變溫度。在650-700℃退火可獲得最高的綜合機械性能（因高於700℃
的退火將引起晶粒粗大，導致機械性能下降）。退火材料的冷加工硬化一般經
10-20 分鍾退火就能消除。這種熱處理一般在鈦材生產單位進行。為了減少高溫
熱處理的氣體污染並進一步脫除鈦材在熱加工過程中所吸收的氫氣，目前一般鈦
材生產廠家都要求真空氣氛下的退火處理。
為了消除鈦材在加工過程（如焊接、爆炸復合、製造過程中的輕度冷變形）
中的殘余應力，應進行消應力熱處理。
消應力退火一般不需要在真空或氬氣氣氛中進行，只要保持爐內氣氛為微氧
化性即可。
二.鈦及鈦合金的熱處理:
為了便於進行機械工業加並得到具有一定性能的鈦和鈦合金，以滿足各種
產品對材料性能的要求，需要對鈦及鈦合金進行熱處理。
1．工業純鈦（TA1、TA2、TA3）的熱處理
α-鈦合金從高溫冷卻到室溫時，金相組織幾乎全是α 相，不能起強化作用，
因此，目前對α-鈦只需要進行消應力退火、再結晶退火和真空退火處理。前
兩種是在微氧化爐中進行，而後者則應在真空爐中進行。
（一）消應力退火
為了消除鈦和鈦合金在熔鑄、冷加工、機械加工及焊接等工藝過程中所產生
的內應力，以便於以後加工，並避免在使用過程中由於內應力存在而引起開裂破
壞，對α-鈦應進行消除應力退火處理。消除應力退火溫度不能過高、過低，因為
過高引起晶粒粗化，產生不必要的相變而影響機械性能，過低又會使應力得不到
消除，所以，一般是選在再結晶溫度以下。對於工業純鈦來說，消除應力退火的
加熱溫度為500-600℃。加熱時間應根據工件的厚度及保溫時間來確定。為了提
高經濟效果並防止不必要的氧化，應選擇能消除大部分內應力的最短時間。工業
純鈦消除應力退火的保溫時間為15-60 分鍾，冷卻方式一般採用空冷。
（二）再結晶退火（完全退火）
α-鈦大部分在退火狀態下使用，退火可降低強度、提高塑性，得到較好的綜
合性能。為了盡可能減少在熱處理過程中氣體對鈦材表面污染，熱處理溫度盡可
能選得低些。工業純鈦的退火溫度高於再結晶溫度，但低於α 向β 相轉變的溫度
120-200℃，這時所得到的是細晶粒組織。加熱時間視工件厚度而定，冷卻方式
一般採用空冷。對於工業純鈦來說，再結晶退火的加熱溫度為680-700℃，保溫
時間為30-120 分鍾。規范的選取要根據實際情況來定，通常加熱溫度高時，保
溫時間要短些。
需要指出的是，退火溫度高於700℃時，而且保溫時間長時，將引起晶粒粗
化，導致機械性能下降，同時，晶粒一旦粗化，用現有的任何熱處理方法都難以
使之細化。為了避免晶粒粗化，可採取下列兩種措施：
1）盡可能將退火溫度選在700℃以下。
2） 退火溫度如果在700℃以上時，保溫時間盡可能短些，但在一般情況下，
每mm 厚度不得少於3 分鍾，對於所有工件來講，不能小於15 分鍾。
（三）真空退火
鈦中的氫雖無強化作用，但危害性很大，能引起氫脆。氫在α-鈦中的溶解
度很小，主要呈TiH2 化合物狀態存在，而TiH2 只在300℃以下才穩定。如將α-
鈦在真空中進行加熱，就能將氫降低至0.1%以下。當鈦中含氫量過多時需要除
氫，為了除氫或防止氧化，必須進行真空退火。真空退火的加熱溫度與保溫時間，
與再結晶退火基本相同。冷卻方式為在爐中緩冷卻到適當的溫度，然後才能開爐，
真空度不能低於5×10-4mmHg。
二．TC4（Ti-6Al-4V）的熱處理
在鈦合金中，TC4 是應用比較廣泛的一種鈦合金，通常它是在退火狀態下
使用。對TC4 可進行消除應力退火、再結晶退火和固溶時效處理，退火後的組織
是α 和β 兩相共存，但β 相含量較少，約佔有10%。TC4 再結晶溫度為750℃。
再結晶退火溫度一般選在再結晶溫度以上80~100℃（但在實際應用中，可視具
體情況而定，如表5-26），再結晶退火後TC4 的組織是等軸α 相+β 相，綜合性
能良好。但對TC4 的退火處理只是一種相穩定化處理，為了充分民掘其優良性
能的潛力，則應進行強化處理。TC4 合金的α+β/β 相轉變溫度為980~990℃，固
溶處理溫度一般選在α+β/β 轉變溫度以下40~100℃（視具體情況而定，如表5-26
所示），因為在β 相區固溶處理所得到的粗大魏氏體組織雖具有持久強度高和斷
裂韌性高的優點，但拉伸塑性和疲勞強度均很低，而在α+β 相區固溶處理則無此
缺點。
規 范
類 型
溫 度（℃） 時間（min） 冷 卻 方 式
消除應力退火 550~650 30~240 空 冷
再結晶退火 750~800 60~120 空冷或隨爐冷卻至590℃後空冷
真空退火 790~815
固溶處理 850~950 30~60 水 淬
時效處理 480~560 4~8h 空 冷
時效處理是將固溶處理後的TC4 加熱到中等溫度，保持一定時間，隨後空冷。
時效處理的目的是消除固溶處理所產生的對綜合性能不利的α』相。固溶處理所產
生的淬火馬氏體α』，在時效過程中發生迅速分解（相變相當復雜），使強度升高，
對此有兩種看法：
1。認為由於α』分解出α+β，分解產物的彌散強化作用使TC4 強度升高。
2.認為在時效過程中，β 相分解形成ω 相，造成TC4 強化。
隨著時效的進行，強度降低，對此現象也有兩種不同的觀點：
1．β 相的聚集使強度降低（與上述1 對應）。
2．ω 相的分解為一軟化過程（與上述2 對應）。
時效溫度和時間的選擇要以獲得最好的綜合性能為准。在推薦的固溶及時效
范圍內，最好通過時效硬化曲線來確定最佳工藝（如圖5-28 所示。此曲線為TC4
經850℃固溶處理後，在不同溫度下的時效硬化曲線）。低溫時效（480-560℃）
要比大於700℃的高溫時效好。因為在高溫時的拉伸強度、持久和蠕變強度、斷
裂韌性以及缺口拉伸性能等各方面，低溫時效都比高溫時效的好。
經固溶處理的TC4 綜合性能比750-800℃ 退火處理後的綜合性能要好。
需要指出的是，TC4 合金的加工態原始組織對熱處理後的顯微組織和力學性
能有較大的影響。對於高於相變溫度，經過不同變形而形成的網蘭狀組織來說，
是不能被熱處理所改變，在750~800℃退火後，基本保持原來的組織狀態；對於
在相變溫度以下進行加工而得到的α 及β 相組織，在750-800℃退火後，則能得
到等軸初生α相及轉變的β相。前者的拉伸延性和斷面收縮率都較後者低；但耐
高溫性能和斷裂韌性、抗熱鹽應力腐蝕都較高。
四．Ti-32Mo-2.5Nb 的熱處理
Ti-32Mo-2.5Nb 是穩定β 型單相固溶合金，只需進行消除應力退火處理，
退火溫度為750~800℃，保溫一小時，冷卻方式採用空冷、爐冷均可。
五．熱處理中的幾個問題
（一）污染問題
鈦有極高的化學活性，幾乎能與所有的元素作用。在室溫下能與空氣中的氧
起反應，生成一層極薄的氧化膜，氧化速率很小。但在高的溫度下，除了氧化速
率加快並向金屬晶格內擴散外，鈦還與空氣中的氫、氮、碳等起激烈的反應，也
能與氣體化合物CO、CO2、H2O、NH4 及許多揮發性有機物反應。熱處理金屬元
素與工件表面的鈦發生反應，使鈦表面的化學成分發生變化，其中一些間隙元素
還能透過金屬點陣，形成間隙固溶體。況且除氫以外，其他元素與鈦的反應是不
可逆的。即使是氫，也不允許在最終熱處理後，進行高溫去除。間隙元素不僅影
響鈦和鈦合金的力學性能，而且還影響α+β/β 轉變溫度和一些相變過程，因此，
對於間隙元素，尤其是氣體雜質元素對鈦和鈦合金的污染問題，在熱處理中必須
引起重視。
（二）加熱爐的選擇
為在加熱過程中防止污染，必須對不同要求的工件採取不同的措施。若在最
後經磨削或其他機械加工能將工件表面的污染層去除時，可在任何類型的加熱爐
中進行加熱，爐內氣氛呈中性或微氧化性。為防止吸氫，爐內應絕對避免呈還原
性氣氛。當工件的最後加工工序為熱處理時，一定要採用真空爐（真空度要求在
1×10-4mmHg）或氬氣氣氛（氬氣純度在99.99%以上並且乾燥）的加熱爐中進行
加熱。熱處理完畢後，必要時用30%的硝酸加3%的氫氟酸其餘為水，在50℃溫
度下對工件進行酸洗，或輕微磨削，以除去表面污染層。
（四）加熱方法
在熱處理進行以前，首先要對加熱爐爐膛進行清理，爐內不應有其他金屬或
氧化皮；對於工件，則要求表面沒有油污、水和氧化皮。
用真空爐對鈦工件進行加熱是防止污染的一種有效方法，但由於目前條件所
限，許多工廠還是採用一般加熱爐。在一般加熱爐中加熱，根據需求的不同採用
不同的措施防止污染，比如：
1．根據工件的大小，可裝在封閉的低碳鋼容器中，抽真空後進行加熱。若無真
空泵可通入惰性氣體（氬氣或氦氣）進行保護，保護氣體要多次反復通入、
排出，把空氣完全排凈。
2．使用塗層也是熱處理中保護鈦免遭污染的措施之一，在國外已取得一定的經
驗。國內一些工廠也在採用高溫漆和玻璃塗料作塗層。有人認為，目前對鈦
所用的各種保護塗層，只能減少污染的深度，並不能完全免除污染。對每種
熱處理，必須考慮允許的污染深度，選擇合適有效的塗層，其中也包括熱處
理後的剝離。
3．若用火焰加熱，在加熱過程中切忌火焰直接噴射在鈦工件上，煤氣火焰是鈦
吸氫的主要根源之一。而用燃油加熱，如若不慎將會引起鈦工件過分氧化或
增碳。
（五） 冷卻
鈦和鈦合金熱處理的冷卻方式主要是空冷或爐冷，也有採用油冷或風扇冷卻
的。淬火介質可用低粘度油或含3%NaOH 的水溶液，但通常使用最廣泛的淬火
介質是水。
只要能滿足鈦和鈦合金對冷卻速度的要求。一般鋼的熱處理所採用的冷卻裝
置對鈦都適用。
② 怎麼樣能讓鋁變的軟一點呢
不行呀！合金的硬度高於其中的單質，所以加些東西只會變得更硬！
③ 求一種低熔點合金的配方（30度左右，在手中可以融化的）
Cs - Hg合金
極其危險的
④ 請問除了高溫以外還有哪些方法可以使金屬變軟易於加工比如某種化學葯劑可以把金屬變得和粘土一樣軟。
江蘇激光聯盟導讀：
本綜述旨在重點介紹3D列印聚合物基，金屬金屬和金屬陶瓷應用的范圍，同時討論增材製造多材料結構的優勢和挑戰。本文為第二部分。
3．2．纖維增強聚合物復合材料
與僅由聚合物製成的復合材料不同，纖維增強聚合物復合材料(FRPC)因其重量輕、強度高而備受關注。AM現在正被用於使用傳統聚合物AM工藝[44]來製造FRPC。纖維增強復合材料由排列和分散在聚合物基體中的小纖維組成。它們通常是由層壓板以不同的方向相互疊加而成，這被證明是一種通過傳統復合材料疊合技術製造出堅固、輕量化零件的有效方法。
Impossible Objects公司創建了一個類似的系統，通過一種稱為基於復合材料的增材製造(CBAM)的工藝，增材製造碳纖維復合材料結構，從螺釘到翼型。與傳統的復合材料鋪層技術相比，這些結構顯示了該工藝提供的復雜能力，傳統的復合材料鋪層技術限制了復雜的設計。該公司還開發了一種3D列印機，通過紫外輻射固化和沉積納米纖維墊，將基於噴墨的聚合物3D列印技術集成在一起。噴墨沉積一層光固化油墨,它是隨後治癒使用紫外線輻射,加熱,然後在聚合物纖維墊。纖維墊的形狀,印在墊子上,這個過程持續分層技術直到部分完成。每一層可使用不同的纖維，最後部分的性能可根據纖維的類型和布放的方向來設計。
金屬調幅的三個最顯著的缺點是基礎設施成本高，交貨周期長，以及缺乏標准。這些限制抑制了AM在大規模生產部件或需要精確機械性能的部件上的使用。大型金屬AM機器是昂貴的是粉末原料，建造時間是非常緩慢的，AM零件需要精加工，除非最終部分是復雜的，從一個鋼坯加工是更快的。然而，在某些情況下，AM對於生產部件和原型設計都是可行的技術。例如，由鈦製成的復雜部件(如細胞結構或其他具有低相對密度的幾何形狀)是DMLS的優秀候選材料。鈦是硬的，很難加工，特別是在一個復雜的部分，只有一小部分的原始鋼坯殘留。在這些零件中，DMLS可以滿足前面列出的五種驅動，因此具有比傳統加工更有競爭力的利基應用。
(a)如何通過常規加工(去除材料)和AM(添加材料)實現兩個相同零件的原理圖。(b, c)帶有小撓度的鈦鏡支架，用於固定鏡子。這個零件是用鋼坯加工而成的。(d)在RPM Innovations使用LD將一塊Ti沉積在Ti襯底上。(e, f)從(d)的零件加工出與(b, c)相同的彎曲度，表明增材工藝比傳統工藝需要的加工少得多。
上圖演示了這樣一個例子，其中一個AM應用程序可以應用到硬體上。光學支架是用來固定鏡子的金屬支架，通常比較復雜，需要精密的彎曲來抓取和傾斜鏡子。圖(b)和圖(c)中所示的鏡面支架是由一個大的鈦坯料製成的。坯料的原始尺寸超過了小撓曲的高度，這表明在製造過程中，Ti的去除量遠遠超過50%。圖(a)中的原理圖顯示，對於這樣的零件，通過在鈦基板上只沉積彎曲所需的材料，在添加工藝中構建彎曲可能是經濟有效的。圖(d)顯示了Ti-6Al-4V (Ti-6-4)塊，其中Ti-6-4柱是用LD沉積的。然後將ti塊按常規加工成鏡面彎曲，如圖(e)和(f)所示，使用與製造硬體相同的常規加工，如圖(b)所示。這表明，當戰略性地應用AM工藝時，它是有效的，就像需要去除50%以上的坯料來製造的零件一樣。
FRPC的調幅加工技術是從席地沉積技術發展出來的，它將碳纖維與聚合物長絲結合在一起，這正在緩慢地推動傳統聚合物調幅技術在某些應用中進入原型階段。其中一個應用是由橡樹嶺國家實驗室(Oak Ridge National Laboratory)生產的一輛3D列印汽車，在那裡，一種聚合物復合材料被用於製造一輛1965年的謝爾比眼鏡蛇(Shelby Cobra)的車身，這是一個前所未有的壯舉。表3列出了基於聚合物的多材料結構及其各自特性變化的其他具體例子。
表3 MM-AM組合的例子及其各自的屬性。
4. 金屬和合金的MM-AM
AM的設計能力與金屬和合金的機械性能相結合，在設計師和高性能的最終部件之間建立了無與倫比的聯系。最常見的金屬AM工藝是直接金屬激光熔化/熔化(DMLM/DMLF)，電子束熔化(EBM)，激光工程網整形(LENS)，直接激光/能量/金屬沉積(DLD/DED/DMD)，激光基金屬絲沉積(LMWD)，電子束自由成形(EBF)(或電子束增材製造(EBAM))。混合增材製造(HAM)工藝也正在研究金屬增材製造，以結合增材製造和減法製造。通過這些共同的過程，來自激光或電子束熱源的高能輸入可以提供足夠的熱激活能量，形成獨特的微觀結構和相，這是通過平衡冷卻無法實現的。而且，通過精密的熱管理系統，可以為特定的應用定製梯度微結構和相。圖6突出了通過AM實踐創建的一些金屬基多材料結構的獨特的微觀結構和相。
圖6 (b) MM-AM設計，(c,d) Ti3Ni2Si增強復合材料的基體-沉積界面金屬間化合物形成，(e) IN718上的銅合金，(f) SS316 + BN復合材料塗層的基體-沉積界面樹枝狀生長，(c,d) Ti3Ni2Si增強復合材料的基體-沉積界面金屬間化合物形成。(g) Ti6Al4V + 增加CoCrMo[58]的數量，(h) TiN增強Ti6Al4V中TiN形成周圍的反應層。
雖然有許多系統能夠增材製造金屬，但由於各種機器特定的限制，這些技術大多局限於單一的材料AM。例如，金屬粉末床熔接工藝雖然可靠，在學術界和工業界都被廣泛接受，但由於工藝的特點，無法簡單地完成多種材料的加工，因此只限於單一材料的使用。粉床熔合等工藝無法實現多材料加工的問題不在此討論;相反，下面將討論對MM-AM最有希望的一些多材料加工工藝以及一些創新的例子。表3列出了金屬多材料結構及其各自性質變化的其他具體例子。
4．1. 線饋電直接沉積
EBF和LMWD是在一束電子束或激光的作用下，將所需材料的金屬絲在基板上沿著設計路徑熔化和固化的過程。然後，以一層一層的方式製作零件，直到製作出一個完整的零件(圖7中顯示了一些由這個過程創建的大型結構的例子)。盡管製造最後一個零件的基本原理類似於成熟的聚合物FDM工藝，饋線直接沉積是獨特的，因為饋線在梁下可以很容易地改變過程中，以製造多材料零件。此外，對零件設計的唯一限制是饋線器的數量，以及材料是否可以饋線形式。要做成線狀，材料必須具有延展性，以承受必要的力，使材料的直徑減小到更細。由於這可能是先進材料結構的一個限制因素，因此在線材原料中，可以選擇大量的原材料，包括鈦、鉻鎳鐵合金、鋁、鎳、鎳銅、鈷、鉭，甚至鈮以及它們各自的合金。
圖7 各種線饋電直接沉積結構和復合材料組織的圖像。
從這種選擇中，可以通過組合不同的金屬絲，甚至通過將金屬絲與來自單獨饋電的金屬粉末在一次構建過程中結合，用大量不同的材料製成成分級配部件。鈦合金Ti6Al4V被沉積為不同厚度的管狀和方形截面，以創建大型、光滑的單材料組件(圖7a-c)。圖7d和e給出了通過直接送絲生產的其他單材料散裝零件以及工藝示意圖。在製造過程中，當另一種材料被引入系統時，斷面分析和顯微組織觀察是理解逐層熔化過程中其發展的必要條件。圖7f - i為線饋電復合材料中獲得的一些顯微組織，其中圖7f,g為線饋電方式沉積Ti6Al4V時，連續加入碳化鎢粉末所引起的顯微組織變化。這種絲/粉復合流動導致WC、W2C和TiC強化相形成，使復合層的顯微硬度從320 HV0.2提高到500 HV0.2。雖然添加的粉末是陶瓷的，但可以在同一意義上添加多種金屬粉末，形成金屬-金屬復合材料。
除了從線材饋電過程中獲得的機械優勢，如增加硬度，該技術還有一個明顯的加工優勢:沉積速度。據報道，EBF工藝的沉積速率高達330 g/min，與定向光製造(DLF)和線材和電弧增材製造(WAAM)的沉積速率10和12 g/min相比有很大差異。然而，隨著這種快速沉積，高表面粗糙度和低尺寸精度成為一個問題。為了製造復雜的金屬結構，要求具有較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度。可能實現這一精度的最簡單的方法是通過減少用於製造的材料的尺寸，因為激光用於像LMWD這樣的過程已經有了一個小的光斑尺寸的能力，這增加了幾何能力，即尺寸精度。將材料從線狀縮減為粉末狀是實現這一目標的最簡單方法，因為填充密度增加，而按比例縮小的材料通常相當於按比例縮小的解析度。粉末基直接沉積技術最適合製造復雜金屬結構所需的兩種要求，其尺寸精度約為25-130 μm，表面粗糙度為1-2 μm。與線材直接沉積相比，部分由於這種能力，粉末基直接沉積在創新方面取得了長足進步。
4．2． Powder-based直接沉積
LENS、DLD和DMD是一種直接沉積方法，可以製造多種材料，如送絲，它們使用粉末金屬代替金屬絲作為大塊加工材料。這些過程是通過在激光的焦點下流動金屬粉末，並以可控的速度在基材上熔化和固化來實現的。然後，通過將基板或沉積頭按適合每一層的路徑移動，一層一層地沉積材料來構建形狀。這種方法允許MM-AM通過動態改變粉末沉積在特定時間的構建。與多個粉末料斗(在處理過程中，機器中存儲散裝粉末的外殼)應用多種材料，可以像關閉一個料斗和另一個在觸摸按鈕一樣容易。圖4a-c顯示了基於粉末的直接沉積過程通常是如何工作的，以及它們如何在製造過程中改變材料以創建多層材料的層狀結構。不僅可以在制備過程中隨時改變沉積的粉末，而且可以將不同的粉末預混合並沉積在一條流中。這使得從一種材料到另一種材料的梯度變化成為可能，在用戶可定義的位置創建復合結構，在特定的功能是需要的。
然而，最重要的質量限制是存放的材料是否與先前存放的材料相結合。這是大多數增材製造工藝的固有問題，有時需要對材料進行修改，例如聚合物AM需要在熱塑性塑料中添加增粘劑，以幫助連接連續的兩層材料。由於多種材料在熔煉和凝固過程中會發生復雜的相互作用，不同材料之間的熱力學演化會導致材料特性的不同。熱膨脹系數、激光吸收率、熔化溫度和熱導率的不匹配只是某些特性，有時會抑制多種材料的結合。金屬粉末表現出幾乎是層狀的流體流動行為(類似於細砂)，而不是隨機破碎和劈裂(類似於烘焙麵粉)，這在很大程度上也影響了沉積過程中保持恆定和預期的粉末流動速率的構建質量。
目前，人們正對這些局限性進行廣泛的研究，以克服粘接問題，並使用堅固的材料-材料界面構建部件，本文稍後將討論一些替代技術。公司已經克服了其中的一些問題，並開始利用這些工藝進行多材料部件的商業化開發。例如，DMG MORI製造了一種將直接激光沉積與五軸超聲研磨相結合的機器。這台機器可以製造非常復雜的零件，並通過製造由鋼、鉻鎳鐵合金和碳化鎢組成的鑽頭來製造兼容的多材料零件。另一個例子是LENS工藝創建的不銹鋼管直接從316L過渡到430L，有效地從非磁性材料過渡到磁性材料。
與傳統焊接工藝相比，LENS工藝創造了這種完全沒有焊縫或大的熱影響區，具有平滑過渡的連續結構(圖4j)。顯微組織表明，沉積層界面處晶粒生長方向優先。整個截面的顯微硬度值表現為從SS430區最高的266±4 HV到SS316區最低的174±3 HV的平穩過渡。在雙金屬結構的SS430側觀察到磁性功能。通過粉末直接沉積的AM具有強大的能力，有效和准確地將多種材料合並到一個單一的組件，這使得這一過程在製造領域越來越令人興奮。
4.3 混合增材製造(HAM)
數控加工是一種將節省成本的加法加工與減法數控加工的尺寸精度相結合的加工方法。當一個金屬部件通過直接能量沉積法進行加成加工時，HAM允許在同一系統中沉積後立即對該部件進行加工。這與傳統的數控技術的步驟有很大的不同，在傳統的數控技術中，一個單一的材料塊被放置在數控機床上，並經過大量的減法過程來創建最後的部分。在銑削過程中，多餘的材料產生了大量的材料浪費，這直接轉化為製造成本和環境影響。然而，在HAM中，最初的塊材料不再存在，因為操作人員是通過直接沉積的方式將零件建立在接近凈形狀的位置，只需要在必要的地方進行表面處理，並產生很少的材料浪費。這個過程的示意圖如圖8所示。此外，由於添加部分是通過直接的能量沉積過程，多材料的能力是存在的。利用數控加工的減法能力，在將第二種材料沉積到均勻的表面之前，可以降低表面粗糙度，這對於製造密集的、可重復的層非常重要，特別是用於修復和塗層目的。
圖8 圖(上)顯示了在製造過程中，HAM與傳統加工方式的對比，以減少材料浪費，以及一些由DMG MORI(左下)和Optomec(右下)生產的HAM零件和系統的實際實例。
此外，在沉積後，用戶可以直接精確地控制設計幾何形狀的表面。如圖8所示，DMG MORI的Lasertec 65等系統可以通過5軸材料沉積，然後在同一系統內進行精確的5軸銑削，生成系統就緒的組件。Optomec公司也具有這種能力，其模塊化設計可以將數控銑床、車床、機器人等集成到一個系統中，在製造過程中提供難以置信的運動控制和精度。
由Optomec創建的混合AM部件也可以在圖8中看到，其中CNC銑削控制在部件的各個區域，而其他復雜的形狀保持在沉積狀態。這種製造業的發展與傳統的加工AM零件有很大的不同，後者需要送到單獨的數控機床進行最後的精加工。在HAM中，多種製造方法被組合成一個過程，在保持固定零件位置的同時，可以輕松地從增材到減材。
HAM也以另一種方式起作用;在添加材料之前可以進行減法處理，使部件易於修復。通過將磨損部件放入HAM系統中，然後對受損區域進行預處理和構建，使其恢復到原始狀態，HAM在結構、汽車、航空航天等領域開辟了廣泛的材料節約機會。這允許在現有和新創建的結構區域製造精確的表面特性，同時大大降低製造成本和材料浪費。
然而，從設計到最終的過程有其局限性。設計中的不均勻橫截面導致數控加工操作受到懸挑結構、更換刀具所需時間、大量的設計前期考慮以及缺乏冷卻劑等因素的限制，使得該過程有時難以實現高效生產。
一旦在未來的研究中解決了這些限制，諸如航空航天、汽車、醫療和國防等目前使用金屬AM的行業將受益於HAM，因為它可以減少材料浪費並縮短周轉時間。高效的部件維修也將對這些行業產生吸引力，以限制大量的維修/更換成本。HAM在使AM過程更高效方面具有巨大潛力，未來的研究需要解決這一過程的缺點。
4.4 梯度金屬結構的MM-AM
DLD、DMD和LENS製作梯度結構的能力有很多優勢。例如，當兩種不同的材料相互粘接時，由於前面描述的性能不匹配，在界面處失敗的幾率通常更高。由於粘結問題是由於材料性能的巨大不匹配而引起的，解決這些問題的第一步就是減少不匹配的程度。如果材料性能存在梯度變化，則材料失配失效的可能性將會降低。
在不改變材料組成的情況下實現這一目標的一種方法是，使用復合層作為兩種純材料之間的一種「粘結」層，而不是直接過渡。人們對製作梯度材料的設計方法進行了研究。梯度材料是一種具有不同材料域的梯度材料。新提出的方法是基於離散的，從連續的材料變化到逐步變化。一個簡單的例子可以直接過渡到一個復合材料一個區域的50%和50% B,然後直接過渡到女性生殖器切割的材料B .幾個例子as-deposited狀態以及原理圖的設計層次中可以看到圖4 d。
可以設計具有梯度材料特性的零件，並可以通過改變粉末輸入來製作零件。通過這樣做，材料的性能可以通過利用材料的不斷變化的材料/機械性能來設計。例如，在150° C時，Ni-Cr零件的設計負熱膨脹系數(CTE)為dL/L = −0.00065。理想情況下，這一過程可以用於製造壓電結構，具有負泊松比，或製造具有負熱膨脹的延性金屬。
成分級配也增加了部分的整體性能和完整性，因為弱化接縫的焊縫應力集中大大減少。在一個案例中,有限元素分析表明,梯度過渡從不銹鋼304 l到625年鉻鎳鐵合金在汽車閥桿少大約10倍在過渡區應力集中而摩擦stir-welded聯合在操作溫度下相同的材料(圖4 h)。另一個FGM的例子是，在高溫航空航天應用中，透鏡沉積的鉻鎳鐵合金向銅合金過渡，以增加導熱行為(圖4i)。一旦材料性能的不匹配可以通過改變工藝參數來解決，就可以設計出用傳統方法難以製造的結構。成分級配方法表現為界面處Inconel 718和GRCop-84元素逐漸轉變，界面處呈柱狀晶結構，Cr2Nb析出相沿晶界和基體-沉積界面聚集。在50° C至300° C的溫度范圍內，測量平均熱擴散率為11.33 mm2/s;在3.20 mm2/s時，擴散率比純Inconel 718合金提高了250%。與Inconel 718相比，雙金屬結構的電導率提高了近300%。
增材製造的多孔結構，雖然看起來不太直觀，但可以歸類為多材料結構，用一種設計方式製造的單一材料，空氣可以作為內部和外部孔隙的第二種材料。這些結構與人們通常想像的MM-AM密集結構有很大的不同。這種設計的孔隙率通過弱化結構和增加表面粗糙度，對材料的性能有顯著的影響。
這一想法是工程多孔金屬種植體用於生物醫學應用的基礎，因為種植體與組織間的不良相互作用和患者體內種植體與骨強度的高比值是承重種植體的兩個主要關注點。由於表面能的變化和表面面積的不足，種植體與組織之間的相互作用在很大程度上取決於種植體的表面粗糙度，這可能會導致種植體與宿主組織之間形成強界面的問題。通過外部和互聯的孔隙度增加表面粗糙度，從而通過增加表面積和允許機械連鎖來創造更持久的種植體，從而改善種植體與組織之間的相互作用。
使用空氣作為這些生物醫學設備的第二材料也降低了植入物與骨的強度比到更合適的水平。這對於減少被稱為應力屏蔽的現象很重要，這種現象發生在植入物比周圍的骨骼更強，吸收比骨骼更多的負荷，最終削弱骨骼並在周圍的骨骼中形成骨質疏鬆區。隨著種植體周圍的骨頭磨損，種植體松動的幾率大大增加，通常需要進行翻修手術以減輕疼痛並更換種植體。在植入物中引入空氣作為第二種材料，減少了強度的不匹配，同時增加了組織生長到材料中的可能途徑的數量。
與單純緻密的CoCrMo塗層相比，通過MM-AM制備多孔鈷鉻鉬(CoCrMo)髖關節假體已被證明可以減少應力屏蔽，同時提高假體的生物相容性。在高達18體積%設計孔隙率的情況下，塗層的模量從傳統加工合金的248 GPa降低到33-43 GPa，這大大降低了天然骨的不匹配，模量范圍為3-20 GPa。類似的塗層也被報道增加了表面硬度、耐磨性和生物相容性，有可能改善關節表面在體內的性能。在Ti6Al4V表面添加25%、50%、70%和86%的CoCrMo梯度塗層後，Ti6Al4V表面的硬度從333 ± 16 HV提高到947 ± 22 HV。隨著CoCrMo含量的增加，Ti6Al4V晶界處析出相增多，孔隙率為70%時，沿晶界聚集的析出相被細小的兩相CoCrMo-Ti6Al4V顯微組織所取代。這些結果表明，與傳統的Ti6Al4V種植材料相比，梯度結構的耐磨性有很大的提高。諸如此類的梯度結構通過製造更持久、性能更好的產品來改善患者的生活方式，在當今世界影響著大量的人。由於其在製造多材料部件方面的優勢，以及其改變和裁剪新材料性能的可能性，FGM切割技術將繼續受到廣泛的研究。
來源：Additive manufacturing of multi-material structures，MaterialsScience and Engineering: R: Reports，doi.org/10.1016/j.msr.2018.04.001
參考文獻：GE Global Research, 3D Printing New Parts for Aircraft Engines,2017, https://www.geglobalresearch.com/blog/3d-printing-creates-new-parts-aircraft-engines. (Accessed 11 February 2018).
⑤ 什麼東西能使鋁合金變軟。
純鋁的鋁線是非常軟的，之所以有的鋁線硬是因為材質是鋁合金，把它徹底燒紅然後慢慢涼下來，就會變軟，即退火。
⑥ 如何讓鋁合金變軟
加熱，用給予超過2網路的溫度加熱即可使之變軟
⑦ 鎢合金可以退火處理嗎如果才能使它更軟。
1，銀汞合金(amalgam)是一種特殊類型的合金，可由汞與一種或多種金屬形成。用於牙體修復的汞合金是一種歷史悠久的牙科充填材料，有長達10-30年的臨床壽命。2，銀銅合金：銀和銅的二元合金，銅具有強化作用。有AgCu3，AgCu7.5，AgCul0，AgCu28和AgCu55等合金。有良好的導電性、流動性和浸潤性、較好的機械性能、耐磨性和抗熔焊性。有偏析傾向。用真空中頻爐熔煉，鑄錠經均勻化退火後可冷加工成板材、片材和絲材。作空氣斷路器、電壓控制器、電話繼電器、接觸器、起動器等器件的接點，導電環和定觸片。真空釺料，還可製造硬幣、裝飾品和餐具等。3，銀鎳合金：銀基添加鎳的二元合金。在固態，銀和鎳幾乎不互溶，有AgNi0.1、AgNil0、AgNi20、Ag-Ni40等。導電導熱性能良好，強度高，抗電弧、抗金屬轉移、抗侵蝕能力高，耐磨性好。用粉末冶金法製造。延展性能良好。如加氧化銅或氧化錫，可進一步提高抗熔焊性。廣泛用於低壓電器中，如速度控制器、電壓調節器、汽車起動開關、空氣斷路器、磁力起動器、重負荷繼電器和振動整流器接點等。 4，銀銅鋅合金：銀含銅和鋅的三元合金，鋅含量一般不大於40%。有AgCuZn20-15，AgCuZn26-4，AgCuZn34-16和AgCuZn30-25等。都具有良好的焊接性、流動性和浸潤性。用高頻爐在微氧化性或中性氣氛中熔煉，大多數合金都可經熱開坯和冷加工成材。用作釺料，主要用來釺接工作溫度低於200℃的結構鋼、不銹鋼、銅及其合金、銀的零件。釺結結頭的抗拉強度195～392MPa，抗剪強度176～245MPa。 5，銀-氧化鎘合金 ：銀基含氧化鎘的合金，銀和氧化鎘不能互溶。有AgCdO5，AgCdO8，AgCdO10和AgCdO15等。具有導電系數高、抗電磨損性和抗熔焊性良好、接觸電阻低而且穩定、和滅弧作用。可用粉末冶金法、內氧化法或由氧化-粉冶法製造，能夠獲得氧化鎘組織微細化和均勻分布的合金。用作中、大功率的電接觸材料，用於磁力起動器、大功率繼電器、電焊機的引燃管開關接點、航空電器接點。6， 銀錳錫合金 ：銀基添加錳和錫的三元合金。有、AgMnSn8-7、AgMnSnl0-8和AgMnSnl3-9等牌號。抗拉強度284.4～461MPa，電阻系數(46～57) ×10-2Ω·mm2/m，電阻溫度系數(-0.49～1.70) ×10-6/℃，熱電勢-0.2～0.5μV/℃。用真空中頻爐熔煉，在銀和錫全熔後分批加錳。可冷加工成材。惰性氣體保護退火。銀錳錫合金電阻適中，電阻溫度系數低，對銅熱電勢小，可用作標准電阻。7，銀鉬合金 ：銀和鉬的二元合金。在1600℃，鉬在銀中的溶解度約為5%。有AgMO30、AgMo50、AgMo65和AgMo75等。具有比銀鎢合金好的耐磨性、延展性和低的接觸電阻，且不起膜；耐蝕性和抗熔性不及銀鎢。粉末冶金法製造。用作重負荷的開關、繼電器和大型電動機起動器的接點。 8，銀鎢合金 ：銀和鎢的二元合金，無論在液態還是在固態，銀和鎢都互不相溶。有AgW30，AgW60，AgW80和AgW90等。硬度高，抗電弧侵蝕、抗黏著和抗熔焊的能力強。用粉末冶金法製造。大於60%鎢的合金多採用浸透法生產。用作低壓功率開關、起重用開關，火車頭用開關、大電流開關的預接點，以及重負荷的繼電器、空氣斷路器等。加鈷可改善銀對鎢的潤濕性，降低接觸電阻。9，銀鐵合金； 銀基添加鐵的二元合金，銀和鐵互不相溶。合金的接觸電阻穩定，抗燒損性、抗熔焊性和耐磨性良好。有AgFe7，AgFel0等。用粉末冶金法製得，銀鐵復合粉末由共沉澱法生產。適宜用作起動頻繁的重負荷交流接觸器中的電接點材料。 10，銀鎘合金 ：銀和鎘的二元合金。AgCdl4，AgCd20，AgCd25和AgCd97等合金具有良好的導電導熱性、滅弧性和流動性。在高溫下，鎘易氧化和揮發，鎘蒸氣和氧化鎘有毒。用真空感應爐氬氣保護熔煉，應當注意排風收塵。加工性能良好，可冷加工成線材和片材。AgCd97等高鎘合金無需中間退火。主要用於靈敏的低壓繼電器，制動斷電器和輕、中負載交流接觸器等電器的接點。AgCd25和AgCd97用作焊料。11，銀錫合金 ：銀和錫的二元合金，有AgSnl0，hgSn70，AgSn90，AgSn95和AgSn96.5等牌號。採用中頻爐低真空
⑧ 鎳鈦合金低溫下會變軟嗎
會。根據查詢鎳鈦合金相關資料得知，鎳鈦合金低溫下會變軟。鎳鈦形狀記憶合金具有形狀記憶特性及超彈性，在低溫下（0℃以下）變軟、縮小，甚至改變其形狀，與人體內溫度接觸時，立刻恢復到原來形狀，產生持續而柔和的張力，可起到長期支撐作用，具有耐腐蝕、耐磨及無毒性等特點。
⑨ 新的合金細手鏈為什麼有部分是硬的怎麼處理使它變軟
手鏈硬 和金屬沒有關系 基本上是工藝上的問題。 在挑選手鏈或者項鏈的時候 一定要讓它自然下垂 看它能不能團成一小團 來測試柔軟度 這樣的帶著才舒服 工藝好的都不會這樣。
⑩ 低溫合金發脆，怎樣可以變軟
用450度回火一小時試試