展品预告 | 金属3D打印：可用材料强度还会更高吗？

文章和图片来源：时间：2024.04.16 点击率： 468

从理论上讲，任何金属都可以用于3D打印，在高温下燃烧而非熔化的材料无法通过烧结或熔化进行安全处理，但可在通过喷嘴挤出进行3D打印时使用。也可以使用烧结（在高温和极高压力下在模具内成型）从金属粉末中制造固体物品，对于熔点非常高的金属，烧结是制造物品的可靠方法。

各种不同的金属都可以以粉末形式用于通过3D打印制造零件，钛、钢、不锈钢、铝、铜、钴铬合金、钛、钨和镍基合金都可以粉末形式用于3D打印，金、铂、钯和银等贵金属也是如此。这些不同的金属具有不同的特性，使其适用于各种应用。例如，不锈钢具有出色的耐腐蚀性，非常适合打印管道、阀门和汽轮机零件。

而配合这些材料，还有有多种3D打印金属技术，粉末融合技术，包括直接金属激光烧结 (DMLS)、SLM（选择性激光熔化）和EBM（电子束熔化），是金属增材制造中使用最广泛的技术：

直接金属激光烧结 (DMLS)

这种常用的方法是使用激光逐层烧结金属粉末以形成物体，该过程实际上并不熔化金属，用于样本制作和制造成品部件，包括医疗设备和仪器。

选择性激光熔化 (SLM)

该过程涉及使用激光在惰性气体环境中熔化粉末层内所需的材料，逐层进行以构建具有与通过铸造生成的参数相似的参数的对象，选择性激光熔化通常用于制造铝和钛零件，包括用于医疗、汽车和航空航天工业的零件。

电子束熔炼 (EBM)

这个过程类似于选择性激光熔化，除了使用电子束而不是激光来熔化材料，电子束熔炼被认为比选择性激光熔化更快、更精确，通常用于制造钴和钛制品。电子束熔炼被航空航天工业广泛用于包括发动机部件在内的物品。

还有其他技术可以或已经用于3D打印金属，尽管这些技术不像直接金属激光烧结、选择性激光熔化或电子束熔炼那样广泛使用：

激光金属沉积 (LMD)

激光金属沉积用于航空航天、汽车和医疗行业，通过将加热的金属逐层沉积在金属基板上来制造物体，允许使用不同的材料来构建零件，并且比其他方法更快。

选择性激光烧结 (SLS)

与激光金属沉积类似，该工艺也使用激光来烧结粉末材料。它已被用于制造各种材料的物品，包括金属，然而，如今它主要用于烧结塑料，例如聚酰胺和尼龙。

粘结剂喷射（BJ）

该工艺使用一种特殊的液体来粘合粉末材料，并且比直接金属激光烧结、选择性激光熔化或电子束熔炼更便宜。此过程提供的精度和强度并不完美，通常需要进行后处理。热等静压可用于提高成品的强度和坚固性，但这增加了成本，粘合剂喷射通常用于制造大型和复杂的样件。

目前，国内外市场上主流的金属3D打印粉末主要有铁基合金，铝基合金，钛基合金，镍基合金，钴基合金这5大类。

铁基合金：

铁基合金是工业上应用最广泛的金属材料之一，也是最早被用于3D打印的金属材料，目前适用于3D打印的铁基金属粉末包括，不锈钢，工具钢，马氏体钢等。铁基合金的打印件的身影遍布军事工业、航空航天、工业模具、汽车工业、石油化工等领域。

铝基合金：

铝基合金因为其熔点低，制造出来的成品件轻，机械性能优异，且价格便宜，在3D打印方面的使用量一直在不断增长（许多企业有零件减重的需求，后面笔者会展开讲这个问题），但铝基合金的缺点也比较明显，因为它的重量轻，所以制成的铝合金粉末的流动性相比较其他金属粉末较差，加之激光烧结时很容易在粉末颗粒周围形成氧化层，需要在高温保护下去除，但是铝不耐高温的特性，限制了这种操作。

钛基合金：

钛和钛合金具有强度和硬度高，耐腐蚀，弹性模量低等特点，是最适用于3D打印的金属材料，但它的价格相对其他合金比较昂贵，目前主要应用在航空航天、医疗（骨科植入物）、豪华汽车、赛车和专业体育设备等领域。

镍基合金：

镍合金是一种耐高温的合金，具有良好的抗拉伸、抗疲劳和抗热疲劳性能，常用来制造需要耐高温的零部件，比如飞机发动机、燃气轮、飞机涡轮发动机等零件，广泛应用在化工，电力工业和石油天然气领域。

钴基合金：

钴基合金具有良好的高温性能、强度高、耐腐蚀性、耐磨和生物相容性等优点，多用在牙科、整形外科、航空航天等领域。

采用国际领先的等离子粉体材料应用技术，开发出的半导体级超纯金属粉（W、Mo、Ta）被广泛应于半导体、航空航天、医疗器械等行业，具备球形度极高、流动性好、无空心粉等特点。

1.低密度（密度仅为铁基材料的一半) 耐腐蚀，环保高节能等优异特性使其更广泛应用于高品质电子通讯中的3C产品行业；

2.回收钛合金废料的可持续发展绿色技术，将钛合金废料转化为金属增材制造原料，实现了材料的闭环循环使用；

3. 作为传统钛合金粉来源的绿色替代品，中体新材TI64 合金粉末现有月产能近 5000 公斤;

4.公司采用专用洁净车间，数字化智能平台，进行全程监控和质量控制，预计2024年末Ti64合金粉年产能将达到400吨。

产品成分：≥99.9%

球化率：≥98%

粒度：0-53μm ；53-105μm ；105-150μm；或定制生产。

特性：铌是最轻的难熔金属，具有高熔点、高的高温强度和比强度、无放射性等特点，是航空航天发动机优选的热防护材料和结构材料。高冶新材真空气雾化制得的球形粉体，纯度高，含氧量低，松装密度高，粒度分布均匀，流动性能好，表面光滑，铺粉效果好。

应用：3D打印；激光熔覆；冷热喷涂；注射成型；热等静压；真空镀膜。

优势：高纯度，低成本；先进生产装备，高端检验检测设备；专业技能团队和研发团队；15年行业背景支持，18项研发专利支撑；可根据客户要求生产不同规格的球形粉体材料。

该材料为奥氏体不锈钢，含较高的铬、镍，具有稳定的奥氏体结构，优异的耐腐蚀性和抗氧化能力，具备良好的力学性能、可加工性能、以及耐中子辐照性能，可以应用于3D打印、MIM（金属注射成型）、喷涂喷焊、PM（粉末冶金）、HIP（热等静压）等；广泛应用于化学工业、食品加工、建筑材料、医疗器械、海洋工程及汽车工业等领域。

思锐增材运用独创的粉体再生技术，将EIGA副产物粗钛粉、机加工钛屑料等废料整形改性，制成可满足3D打印、注射成型、粉末冶金等行业要求的环保、低碳原料粉材。Ti-6Al-4V（TC4）再生粉材氧含量低于2500 ppm，松装密度2.2-2.4 g/cm3（可调），振实密度2.7-3.1 g/cm3（可调），霍尔流速＜50 s/50 g。3D打印件抗拉强度高达1300 MPa，屈服强度达1200 MPa，断裂延伸率大于6%。