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3D打印金属材料细分种类及应用状况解析

点击次数:3 更新时间:2021-07-19

目前,金属3D打印技术主要有“粉床选区熔化”技术和送粉/送丝“熔化沉积”技术两类。其中,“粉床选区熔化”技术适合小型、复杂构件的制造,而“熔化沉积”技术则适合重大装备大型关键承力构件的制造,不过其技术难度更大。

为了使3D打印成品达到更好的效果,加快与3D打印技术配套的材料研制、升级十分关键。深入研究熔化沉积打印过程中的熔池冶金、凝固、热物理、固态相变等超常材料制备与成形基础问题,对于3D打印技术的推广应用意义重大。

一般来看,国内外金属3D打印机采用的金属粉末有:工具钢、不锈钢、马氏体钢、纯钛及钛合金、铝合金、镍基合金、铜基合金、钴铬合金等。下面,就让我们一起来了解下几类细分材料。

3D打印金属材料-钛

钛这种金属坚固、轻巧耐热和耐化学腐蚀。一般来讲,钛在加工方面很具挑战性,导致其成本高昂。常见的3D打印钛是Titanium 64(Ti-6Al-4V),可用于强度、重量比非常高的零件加工,例如航天航空领域的应用。

3D打印金属材料-镍

镍在手机电池以及设备的电子功能方面发挥着关键作用。它是手机电子电路元件——电容的主要成分。据悉,新一代的电容器抛弃了昂贵的旧式技术,不再使用金、钯等贵金属,而使用了多层超细镍粉,这就降低了部件的构造成本。镍的形状记忆性、电化学特性和磁学特性,能直接促进科技发展。在创新应用中,镍合金的特质也使它能兼容其他元素和材料。

3D打印金属材料-不锈钢

不锈钢的特点是机械强度高,耐腐蚀性强。从早期工业制造到3D打印技术的应用,该金属材料广泛用于各行各业的生产中。3D打印不锈钢的材料主要包括可热处理的17-4 PH不锈钢和极耐腐蚀的316L不锈钢。其中,工具钢用于各种制造工具。切割、冲压、模制或成型生产线上的任何物品,都可能由工具钢制成。

3D打印金属材料-钛合金

目前应用于市场的纯钛,又称商业纯钛,分为1级和2级粉体。2级强于1级,对于大多数的应用同样具有耐腐蚀性。目前,应用于金属3D打印的钛合金主要是钛合金5级和钛合金23级。基于其优异的强度和韧性,结合低比重、耐腐蚀、生物相容性,所以在航空航天和汽车制造中具有广阔的应用空间。

3D打印金属材料-铝合金

目前,应用于金属3D打印的铝合金主要有铝硅AlSi12、AlSi10Mg两种。铝硅12是具有良好的热性能的轻质增材制造金属粉末,可应用于薄壁零件之中。例如,换热器或其他汽车零部件,此外还可应用于航空工业级的原型及零部件制造。

3D打印金属材料-贵金属

可3D打印的贵金属包括银、金和铂。这些材料通常比较柔软、光泽度高、化学活泼性低。很多情况下,它们的传导能力也非常好。除了Concept Laser,Cooksongold也是为数不多提供金(黄色、白色、粉红色)、铂3D打印的公司。这些材料主要用于珠宝和工艺品。

3D打印金属材料-难熔金属

难熔金属种类比较少,包括钨、铼、铌、钼、钽,它们以较高的耐热性能而出名,熔点一般都超过2000℃,化学反应不活泼、密度大、硬度高。其中,钽有高耐腐蚀性、传导能力非常好,这在电子行业应用前景广阔。根据洛斯阿拉莫斯国家实验室研究,这种材料60%用于真空炉零件和电解电容器。理论上,钽可以提高核微粒的放射性。

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