【3D打印技术及其核心——金属粉末】
3D打印,又称增材制造,是一种通过逐层堆积材料来构造三维物体的制造技术。它的优势在于能够制造出传统工艺难以达成的复杂几何形状,以及实现定制化生产。然而,3D打印技术的发展在很大程度上取决于打印材料的性能和成本。目前,尽管3D打印技术逐渐普及,但在高端领域,尤其是金属3D打印,主要依赖于国外企业,如英国的LPW科技、Sandvik Osprey和TLS公司,以及德国的EOS、SLM Solutions、ConceptLaser等,这些公司通常与专业粉末生产商合作开发金属粉末。
【金属3D打印粉末的重要性】
金属3D打印粉末是3D打印过程中的关键材料。由于粉末的粒度、形态和纯度直接影响到打印件的精度、强度和表面质量,因此,高性能且经济实惠的金属粉末是推动3D打印技术发展的核心要素。国内在这一领域的自主研发能力相对较弱,市场上大部分金属粉末仍主要用于粉末冶金,而非3D打印。因此,加强金属粉末的研发对于提升国内3D打印行业的竞争力至关重要。
【Inconel 625合金及其应用】
Inconel 625是一种镍基高温合金,因其出色的耐腐蚀性和高温强度而广泛应用于航空航天、石油和化工等行业。随着粉末冶金技术的进步,Inconel 625合金已逐渐发展成为粉末高温合金,适用于激光选区熔化(SLM)等3D打印技术,以制造结构复杂、性能优异的零部件。
【紧耦合气雾化参数对粉末性能的影响】
紧耦合气雾化是一种制备金属粉末的方法,通过将金属液在高纯氩气环境下雾化,形成粉末。雾化参数,如导液管的内径,会显著影响粉末的粒度分布和收得率。实验结果显示,使用内径为4.5mm的导液管可以得到粒径小于53μm的粉末,收得率超过50%,满足3D打印设备对粉末粒度的要求。更宽的粒度尺寸分布(PSD)倾向于细颗粒,能提高打印的层密度,进而影响最终部件的质量。
【粉末性能分析】
Inconel 625合金粉末的粒度和形貌对其在SLM等3D打印工艺中的表现至关重要。粒度分析使用的是马尔文公司的Mastersizer 3000激光粒度分析仪,而微观形貌则通过日本电子的JXA-8100扫描电子显微镜进行观察。此外,氧氮分析仪(ONH-3000)用于测量粉末中的氧元素含量,以确保粉末的纯净度。
3D打印用金属粉末,特别是Inconel 625合金粉末,其性能受制备工艺,如紧耦合气雾化的参数影响,优化这些参数有助于提高粉末的适用性,从而提升3D打印部件的品质。国内应加大研发投入,开发出符合3D打印需求的高性能金属粉末,以促进我国3D打印产业的自主创新与快速发展。