金屬粉末的球形度直接影響鋪粉均勻性和打印質(zhì)量。球形顆粒(球形度>95%)流動(dòng)性更佳,可通過(guò)霍爾流量計(jì)測(cè)試(如鈦粉流速≤25s/50g)。非球形粉末易在鋪粉過(guò)程中形成空隙,導(dǎo)致層間結(jié)合力下降,零件抗拉強(qiáng)度降低10%-30%。此外,衛(wèi)星粉(小顆粒附著在大顆粒表面)需通過(guò)等離子球化處理去除,否則會(huì)阻礙激光能量吸收。以鋁合金AlSi10Mg為例,球形粉末的堆積密度可達(dá)理論值的60%,而不規(guī)則粉末40%,明顯影響終致密度(需>99.5%才能滿(mǎn)足航空標(biāo)準(zhǔn))。因此,粉末形態(tài)是材料認(rèn)證的主要指標(biāo)之一。梯度金屬材料的3D打印實(shí)現(xiàn)了單一構(gòu)件不同區(qū)域力學(xué)性能的定制化分布。山東冶金粉末廠家
3D打印金屬粉末的制備是技術(shù)鏈的關(guān)鍵環(huán)節(jié),主要依賴(lài)霧化法。氣霧化(GA)和水霧化(WA)是主流技術(shù):氣霧化通過(guò)高壓惰性氣體(如氬氣)將熔融金屬液流破碎成微小液滴,快速冷卻后形成高球形度粉末,氧含量低,適用于鈦合金、鎳基高溫合金等高活性材料;水霧化則成本更低,但粉末形狀不規(guī)則,需后續(xù)處理。近年等離子旋轉(zhuǎn)電極霧化(PREP)技術(shù)興起,通過(guò)離心力甩出液滴,粉末純凈度更高,但產(chǎn)能受限。粉末粒徑通??刂圃?5-53μm,需通過(guò)篩分和氣流分級(jí)確保均勻性,以滿(mǎn)足不同打印設(shè)備(如SLM、EBM)的鋪粉要求。陜西不銹鋼粉末咨詢(xún)316L不銹鋼粉末通過(guò)SLM(選擇性激光熔化)技術(shù)成型,可生產(chǎn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的耐高溫、抗腐蝕工業(yè)零件。
液態(tài)金屬(鎵銦錫合金)3D打印技術(shù)通過(guò)微注射成型制造可拉伸電路,導(dǎo)電率3×10? S/m,拉伸率超200%。美國(guó)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)開(kāi)發(fā)的直寫(xiě)式打印系統(tǒng),可在彈性體基底上直接沉積液態(tài)金屬導(dǎo)線(xiàn)(線(xiàn)寬50μm),用于柔性傳感器陣列。另一突破是納米銀漿打?。簾Y(jié)溫度從300℃降至150℃,兼容PET基板,電阻率2.5μΩ·cm。挑戰(zhàn)包括:① 液態(tài)金屬的高表面張力需低粘度改性劑(如鹽酸處理);② 納米銀的氧化問(wèn)題需惰性氣體封裝。韓國(guó)三星已實(shí)現(xiàn)5G天線(xiàn)金屬網(wǎng)格的3D打印量產(chǎn),成本降低40%。
電子束熔化(EBM)在真空環(huán)境中利用高能電子束逐層熔化金屬粉末,其能量密度可達(dá)激光的10倍以上,特別適合加工高熔點(diǎn)材料(如鈦合金、鉭和鎳基高溫合金)。EBM的預(yù)熱溫度通常為700-1000℃,可明顯降低殘余應(yīng)力,避免零件開(kāi)裂。例如,GE航空采用EBM制造LEAP發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油噴嘴,將傳統(tǒng)20個(gè)零件集成為單件,減重25%,耐溫性能提升至1200℃。但EBM的打印精度(約100μm)低于SLM,表面需后續(xù)機(jī)加工。此外,真空環(huán)境可防止金屬氧化,但設(shè)備成本和維護(hù)復(fù)雜度較高,限制了其在中小企業(yè)的普及。電子束熔化(EBM)技術(shù)在高真空環(huán)境中運(yùn)行,特別適用于打印耐高溫的鎳基超合金。
NASA的“OSAM-2”任務(wù)計(jì)劃在軌打印10米長(zhǎng)Ka波段天線(xiàn),采用鋁硅合金粉末(粒徑20-45μm)和電子束技術(shù)。微重力環(huán)境下,粉末需通過(guò)靜電吸附鋪裝(電場(chǎng)強(qiáng)度5kV/m),層厚控制精度±3μm。俄羅斯Energia公司測(cè)試了真空環(huán)境下的鈦合金SLM打印,零件孔隙率0.2%,但設(shè)備功耗高達(dá)8kW,遠(yuǎn)超衛(wèi)星供電能力。未來(lái)月球基地建設(shè)中,3D打印可利用月壤提取的金屬粉末(如鈦鐵礦還原成鈦粉)制造結(jié)構(gòu)件,但月塵的高磨蝕性需開(kāi)發(fā)專(zhuān)業(yè)用送粉系統(tǒng),當(dāng)前試驗(yàn)中部件壽命不足100小時(shí)。金屬粉末回收系統(tǒng)可將未熔融的3D打印余粉篩分后重復(fù)使用,降低成本損耗。西藏鋁合金粉末咨詢(xún)
金屬增材制造與拓?fù)鋬?yōu)化算法的結(jié)合正在顛覆傳統(tǒng)復(fù)雜構(gòu)件的設(shè)計(jì)范式。山東冶金粉末廠家
316L不銹鋼粉末因其優(yōu)異的耐腐蝕性和可加工性,成為工業(yè)級(jí)3D打印的關(guān)鍵材料。通過(guò)粉末床熔融(PBF)技術(shù)制造的316L零件,微觀結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)蜂窩狀?yuàn)W氏體相,屈服強(qiáng)度可達(dá)500MPa以上,延伸率超過(guò)40%。該材料廣泛應(yīng)用于石油化工管道、海洋裝備和食品加工設(shè)備。值得注意的是,粉末的球形度(>95%)和流動(dòng)性(霍爾流速≤25s/50g)直接影響打印質(zhì)量。目前行業(yè)采用氣霧化工藝生產(chǎn)高純度(O<0.03%)不銹鋼粉末,同時(shí)開(kāi)發(fā)了含銅抑菌不銹鋼粉末以滿(mǎn)足醫(yī)療器械的特殊需求。山東冶金粉末廠家