來自Skoltech（該校是一所位于俄羅斯莫斯科、以英語授課的全球性研究生研究型大學(xué)，由多位全球知名的科學(xué)家與麻省理工學(xué)院合作創(chuàng)辦）的科學(xué)家們使用3D打印機(jī)將兩種材料融合在一種合金中，這種合金的成分可從樣品的一個(gè)區(qū)域到另一個(gè)區(qū)域不斷變化，賦予合金梯度磁性。盡管組成材料具有非磁性，但該合金卻出現(xiàn)了驚人的變化——表現(xiàn)出磁性。這一現(xiàn)象的具體解釋被發(fā)表在《MaterialsProcessingTechnology》上。

3D打印曾經(jīng)被視為快速原型制作的新奇工具，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展成為成熟的工業(yè)技術(shù)，用于生產(chǎn)飛機(jī)零件、患者匹配的植入物和假肢、定制珠寶等。3D打印的主要優(yōu)勢(shì)是能夠生產(chǎn)具有非常復(fù)雜形狀的物體，這些形狀要是用傳統(tǒng)制造技術(shù)(如鑄造、軋制和沖壓)或者不可能、或者成本昂貴。該技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)更快、風(fēng)險(xiǎn)更大的原型制作，并在產(chǎn)品定制和規(guī)模生產(chǎn)方面具有更大的靈活性。此外還可以減少浪費(fèi)、推動(dòng)更可持續(xù)發(fā)展。

不可否認(rèn)，3D打印也存在局限性，其中之一在于它傾向于在整個(gè)產(chǎn)品中使用一種均勻的材料或混合物。通過改變物品的一個(gè)部分到另一個(gè)部分的成分，該物品可以被賦予不斷變化的屬性。

這方面的一個(gè)典型例子是由兩種金屬的合金棒，合金中這兩種金屬的比例從100%的金屬甲變?yōu)榧滓曳謩e50%，再變?yōu)?00%的金屬乙，依此類推。假設(shè)所討論的金屬混合良好，不會(huì)產(chǎn)生缺陷，那么棒的梯度特性（包括磁性特性）在技術(shù)上則可行，可應(yīng)用于電機(jī)轉(zhuǎn)子、磁性編碼器或變壓器。

Skoltech領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)*近還在《JournalofMaterialsProcessingTechnology》上發(fā)表了一項(xiàng)研究成果，稱他們?cè)趯?shí)驗(yàn)中生產(chǎn)了這樣一種合金。它的兩個(gè)組成部分——上面的金屬A和B本身就是合金，分別是鋁青銅合金(銅、鋁和鐵)和航海用不銹鋼(主要是鐵、鉻和鎳)。兩者在技術(shù)上都被稱為順磁性（paramagnetic）的，或者通俗地說是“非磁性的”。也就是說，它們不會(huì)粘在磁鐵上。然而，當(dāng)它們以相等的比例混合時(shí)，得到的合金變成了“軟”鐵磁體。也就是說，它可被“堅(jiān)硬”的鐵磁體所吸引，但它本身不會(huì)變成鐵磁體。

“我們使用這兩種順磁性材料，用InssTekMX-10003D打印機(jī)創(chuàng)建了一種梯度合金。它采用一種稱為定向能量沉積（directedenergydeposition）的技術(shù)，從噴嘴沉積粉末材料，同時(shí)用激光熔化。這項(xiàng)研究的*作者、該校增材制造實(shí)驗(yàn)室的OlegDubinin說：“*終的合金顯示出一定程度的鐵磁性，這取決于兩種成分材料之間的比例。我們還從原子結(jié)構(gòu)的角度為合金中鐵磁性的出現(xiàn)提供了理論解釋。雖然這兩種初始材料具有所謂的面心立方晶體（face-centeredcubiccrystal）結(jié)構(gòu)，但它們的結(jié)合產(chǎn)生了體心立方（body-centeredcubic）結(jié)構(gòu)�！�

鋁青銅、316L不銹鋼、(Al-bronze)50(316L)50的EBSD反極圖(IPF)。IPF圖顯示了樣品的兩個(gè)不同方向:垂直和沿構(gòu)建方向，以及錯(cuò)誤取向角分布。

在面心立方晶體中，金屬原子分布于假想立方體角落里和表面上。在后者結(jié)構(gòu)中，金屬原子位于不可見立方體的中心，而不是在它們的表面。后者結(jié)構(gòu)的排列賦予了材料鐵磁性。

針對(duì)此研究的應(yīng)用前景，研究的主要科學(xué)家PIStanislavEvlashin解釋道：“梯度軟磁合金可以在電機(jī)等機(jī)械工程中得以廣泛應(yīng)用。我們的發(fā)現(xiàn)表明，定向能量沉積不僅是3D打印梯度材料的一種方式，也是發(fā)現(xiàn)新合金的一種方式。此外，該技術(shù)效率極高，亦可適用于快速制造大尺寸零件�！�