通過雙送粉系統(tǒng)或?qū)娱g材料切換,3D打印可實現(xiàn)多金屬復(fù)合結(jié)構(gòu)。例如,銅-不銹鋼梯度材料用于火箭發(fā)動機燃燒室內(nèi)壁,銅的高導(dǎo)熱性可快速散熱,不銹鋼則提供高溫強度。NASA開發(fā)的GRCop-42(銅鉻鈮合金)與Inconel 718的混合打印部件,成功通過超高溫點火測試。挑戰(zhàn)在于界面結(jié)合強度控制:不同金屬的熱膨脹系數(shù)差異可能導(dǎo)致分層,需通過過渡層設(shè)計(如添加釩或鈮作為中間層)優(yōu)化冶金結(jié)合。未來,AI驅(qū)動的材料組合預(yù)測將加速FGM的工程化應(yīng)用。金屬粘結(jié)劑噴射成型技術(shù)(BJT)通過逐層粘接和后續(xù)燒結(jié)實現(xiàn)近凈成形制造。河北鈦合金粉末品牌
SLM是目前應(yīng)用廣的金屬3D打印技術(shù),其主要是通過高能激光束(功率通常為200-1000W)逐層熔化金屬粉末,形成致密實體。工藝參數(shù)如激光功率、掃描速度和層厚(通常20-50μm)需精確匹配:功率過低導(dǎo)致未熔合缺陷,過高則引發(fā)飛濺和變形。為提高效率,多激光系統(tǒng)(如四激光同步掃描)被用于大尺寸零件制造。SLM適合復(fù)雜薄壁結(jié)構(gòu),例如航空航天領(lǐng)域的燃油噴嘴,傳統(tǒng)工藝需20個部件組裝,SLM可一體成型,減少焊縫并提升耐壓性。然而,殘余應(yīng)力控制仍是難點,需通過基板預(yù)熱(比較高達(dá)500℃)和支撐結(jié)構(gòu)優(yōu)化緩解開裂風(fēng)險。山西鋁合金粉末哪里買鈦合金粉末因其優(yōu)異的生物相容性,成為醫(yī)療領(lǐng)域3D打印骨科植入物的先選材料。
冷噴涂技術(shù)以超音速(Mach 3)噴射金屬顆粒,通過塑性變形固態(tài)沉積成型,適用于熱敏感材料。美國VRC Metal Systems采用冷噴涂修復(fù)直升機變速箱齒輪,結(jié)合強度300MPa,成本較激光熔覆降低60%。NASA將冷噴涂鋁用于國際空間站外殼修補,抗微隕石撞擊性能提升3倍。挑戰(zhàn)包括:① 粉末需高塑性(如純銅、鋁);② 基體表面需噴砂處理(粗糙度Ra 5μm);③ 沉積效率50-70%。較新進(jìn)展中,澳大利亞Titomic公司開發(fā)動力學(xué)冷噴涂(Kinetic Spray),沉積速率達(dá)45kg/h,可制造9米長船用螺旋槳。
鈦合金是3D打印領(lǐng)域廣闊使用的金屬粉末之一,因其高的強度重量比、耐腐蝕性和生物相容性而備受青睞。通過選擇性激光熔化(SLM)技術(shù),鈦合金粉末被逐層熔融成型,可制造復(fù)雜航空部件如渦輪葉片、發(fā)動機支架等。其致密度可達(dá)99.5%以上,力學(xué)性能接近鍛造材料。近年來,科研團隊通過優(yōu)化粉末粒徑(15-45μm)和工藝參數(shù)(激光功率、掃描速度),進(jìn)一步提升了零件的抗疲勞性能。此外,鈦合金在醫(yī)療植入物(如人工關(guān)節(jié))領(lǐng)域的應(yīng)用也推動了低氧含量(<0.1%)粉末的開發(fā)。等離子旋轉(zhuǎn)電極霧化(PREP)技術(shù)可制備高純度、低氧含量的鈦合金球形粉末。
金屬3D打印的粉末循環(huán)利用率超95%,但需解決性能退化問題。例如,316L不銹鋼粉經(jīng)10次回收后,碳含量從0.02%升至0.08%,需通過氫還原爐(1200℃/H?)恢復(fù)成分。歐盟“AMEA”項目開發(fā)了粉末壽命預(yù)測模型:根據(jù)霍爾流速、氧含量和衛(wèi)星粉比例計算剩余壽命,動態(tài)調(diào)整新舊粉混合比例(通常3:7)。瑞典H?gan?s公司建成全球較早零廢棄粉末工廠:廢水中的金屬微粒通過電滲析回收,廢氣中的納米粉塵被陶瓷過濾器捕獲(效率99.99%),每年減排CO? 5000噸。
鋁合金3D打印件經(jīng)過熱處理后,抗拉強度可提升30%以上,但易出現(xiàn)熱裂紋缺陷。河北鈦合金粉末品牌
微層流霧化(Micro-Laminar Atomization, MLA)是新一代金屬粉末制備技術(shù),通過超音速氣體(速度達(dá)Mach 2)在層流狀態(tài)下破碎金屬熔體,形成粒徑分布極窄(±3μm)的球形粉末。例如,MLA制備的Ti-6Al-4V粉末中位粒徑(D50)為28μm,衛(wèi)星粉含量<0.1%,氧含量低至800ppm,明顯優(yōu)于傳統(tǒng)氣霧化工藝。美國6K公司開發(fā)的UniMelt®系統(tǒng)采用微波等離子體加熱,結(jié)合MLA技術(shù),每小時可生產(chǎn)200kg高純度鎳基合金粉,能耗降低50%。該技術(shù)尤其適合高活性金屬(如鋯、鈮),避免了氧化夾雜,為核能和航天領(lǐng)域提供關(guān)鍵材料。但設(shè)備投資高達(dá)2000萬美元,目前限頭部企業(yè)應(yīng)用。