非晶態金屬（金屬玻璃）又稱非晶態合金， 它既有金屬和玻璃的優點， 又克服了它們各自的弊病．如玻璃易碎， 沒有延展性．金屬玻璃的強度高于鋼， 硬度超過高硬工具鋼， 且具有一定的韌性和剛性， 所以， 人們贊揚金屬玻璃為“敲不碎、砸不爛”的“玻璃之王”。

    非晶態金屬集眾多優異性能于一身，如高強度、高硬度、耐磨以及耐腐蝕 等。這些優異的性能使其在航空航天、汽車船舶、裝甲防護、精密儀器、電力、 能源、電子、生物醫學等領域都存在廣泛的應用前景。

然而，非晶態金屬的制造是充滿挑戰的過程，特別是通常需要高于其熔化溫度，并迅速冷卻，使其避免結晶，從而形成的非晶態金屬玻璃。制造過程需要非凡的冷卻速度，并限制了它們可以形成的厚度，因為較厚的部分很難被迅速冷卻。

      4月初，金屬材料制造商賀利氏（Heraeus ）發布了他們通過SLM （選區激光熔化）3D打印技術制造的非晶態金屬齒輪。賀利氏表示這是迄今為止全球最大的非晶態金屬部件，他們正在突破非晶態金屬的制造界限，為制造業開辟非晶態金屬的全新設計可能性。

非晶金屬的全新設計可能性

根據賀利氏，這一3D打印非晶態金屬齒輪采用緊湊型設計，重量為2千克。由于這種材料所需的高冷卻速率超過1000開爾文/秒，以前只能由非晶態金屬生產小型部件。

圖：3D打印非晶態金屬齒輪及粉末材料，來源：Heraeus

      賀利氏開發的3D打印非晶態金屬齒輪采用拓撲優化結構，與傳統制造工藝相比，齒輪重量能夠減輕50％。賀利氏通過SLM 3D打印技術，在非晶態金屬齒輪的尺寸和設計復雜性方面重新定義了傳統技術的限制，改變了這類材料的設計可能性。

圖：完成打印的非晶態金屬齒輪，來源：Heraeus

    采用賀利氏的特殊非晶態金屬3D打印材料和SLM 3D打印設備，能夠進行非晶態金屬粉末的高精度逐層生產。該工藝將減少材料使用，制造拓撲優化的復雜減輕化結構，并通過優化設計、減少材料使用的方式降低非晶態金屬整體制造成本。

Review

       非晶態金屬在高科技領域有著非常廣泛的用途。它們擁有能量吸收、防刮擦能力，同時還有很好的彈簧屬性。非晶態金屬的這些特性使它們可以用做注射噴嘴的隔板、消費類電子產品的外殼 ，或作為揚聲器的半球形高音喇叭。但是受到制造技術的局限，在過去的50年里非晶態經書的商業應用也受到了限制。賀利氏集團與瑞典Exmet公司合作研發非晶態金屬3D打印技術，有望改變該材料的應用現狀，而賀利氏開發出的非晶態金屬3D打印齒輪，意味著非晶態金屬3D打印部件制造朝著商業化更進了一步。

      與賀利氏合作研發非晶態金屬3D打印技術的Exmet公司，是一家致力于非晶態金屬3D打印的初創企業，該公司在2017年與德國工業級3D打印機制造商EOS所屬的風投公司AM Ventures簽訂了投資協議。Exmet與工業級金屬3D打印設備企業以及金屬材料制造商的合作，無疑將進一步推進非晶態金屬3D打印技術的研發和商業化。

     我國科研院所也在開展對于非晶態金屬3D打印技術的研究，例如大連交通大學研究非晶態金屬的制造已久，他們通過采用熔體噴鑄的方法制備了板狀非晶合金Zr55Al10Ni5Cu3。大連理工大學通過真空操作環境中主要利用將工作臺外側設置冷卻液工作池，保證所制備的金屬構件始終處于較低溫度，提高金屬構件熔池附近的溫度梯度，從而快速高效地擴散掉金屬構件熔池附近熱量，進而避免晶化的發生。