粉末冶金是3D打印的关键
发布时间:2015-09-28      作者:信息通讯2015年第09期(总第115期)   分享到:
3D打印的迅猛发展已经在我们现实生活中逐渐的得到应用。金属粉末在生产中是非常关键的一部分但又常常被忽视。当在工业中需要具有优越机械特性的高品质特殊金属时,合金金属粉末又显示出增长的态势。
在3D打印市场中,激光或者电子束使用一直是主要的话题,但是粉末冶金在增材制造中却是最基础的要素。高能量的激光束融化了金属粉末,再最终通过逐层打印出最终的产品。增材制造在近些年获得巨大的发展。在工业中,它成为了生产非常精细零部件的首选媒介。主要应用在航空和医疗设备中,提供高精密度的产品。金属粉末的化学、物理特性对最终产品的持久性变得非常有必要。
初期的3D打印生产商主要依赖于在当前市场可用的金属粉末。但随着时代的发展,提供金属粉末的生产商要去使自己的材料满足现代科技的特殊要求。大多数的3D打印科技发展是围绕着金属粉末,金属粉末3D打印因为其复杂度已经得到实现,市场也逐渐把目光转移到这一块。粉末技术也在不断的改进变化,为了让这项技术达到更好的效果,就需要高品质的金属粉末作为原材料。
美国卡朋特技术有限公司(carpenter)投资2,000万美元用于超级合金粉末。美国阿勒格尼技术有限公司(ATI)在最近宣布将扩大镍基合金粉末的生产产能来满足日益增长的需求。一些著名的国家公共实验室也在与工业合作金属粉末的相关研究,试图找到哪一种粉末能成为理想型,是什么因素在影响它的的质量。
3D打印中所使用的金属合金粉末所包含的物质要比单纯金属碎屑、粉末多的多。制造业中所使用的合金包括:钛、不锈钢、工具钢、铝和钴铬合金都可以转化成金属粉末,就像加工成棒材一样。一些金属通过力学破碎成集合的形式,如同碎石一样,但是这种形式的粉末并不能在3D打印中使用。
对于增材制造来说,每一个颗粒都必须是完美,就金属组成物外形来看几乎是外形完全相同的球形。最具代表性的是采用气体雾化的过程形成颗粒。也有其他方式:液体雾化和离心雾化。在雾化过程中,熔融金属通过狭窄的开口,如同喷嘴一样,在喷出时与气体相冲击。这一过程将蒸汽形成微小的滴状,进而在金属在未聚集前进行冷却和凝固。美国一家材料试验组织对增材制造中所使用的材料提出了规范,该组织认为金属粉末的化学控制、堆积密度、粒径分布及流动性就要与最终产品保持一样。相同的品质质量也决定着最终产品的品质。我们在要求最终产品在强度和延展性时,这两个要求都取决于金属粉末的品质质量。金属粉末的化学性质起着重要的作用。如果金属粉末的化学性质不符会导致最终产品的不理想,也不会达到预期的机械性能。专家Dehoff认为:3D打印将会是一场颠覆性的技术。现在金属粉末变得非常有前景,并且开始得到工业的关注。在我们未来前进的道路上,它将帮助我们去制造更高品质的产品。
2015.8.18