3D打印用球形金属粉末制备工艺

球形金属粉末是金属3D打印的核心原料,关系到3D打印技术的发展。目前3D打印球形金属粉末主要由外国厂家垄断市场,国内生产的球形粉末存在性能不稳定、成本高、产量低等问题。本文对3D打印用金属粉末主要制备工艺的基本原理进行了阐述,并分析了各自优缺点,并提出建设性建议。     

3D打印技术发展现状

本文重点介绍了目前3D打印的主流技术,包括选择性激光烧结技术、熔积成型法、分层实体制造法、微喷射粘结技术等。同时对3D打印材料的发展现状及3D打印技术的局限性进行了分析,特别对用于3D打印用金属粉末进行了详细介绍。     

3D打印用金属粉末的制备技术及其研究进展

2015年以来,中国正式将3D打印纳入国家工业转型升级的重点方向。3D打印用金属粉末是3D打印技术的价值所在,越来越多的研究者致力于研究高质量低成本的3D打印用金属粉末制备技术。气雾化法制粉技术具有生产效率高、成本低、制备的粉末球形度较好等优点,可较好地满足3D打印用金属粉末的特殊要求。阐述了国内外金属合金粉末的制备技术的发展历程及发展现状,重点讨论了气雾化制粉技术,并指出了3D打印用金属粉末面临的问题及发展趋势。     

3D打印金属粉末的制备方法

3D打印技术是一种新型的打印技术,其突出优点在于无需机械加工或任何模具,就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件,从而极大地缩短产品的研制周期,提高生产率和降低生产成本。3D打印金属粉末作为金属零件3D打印最重要的原材料,其制备方法备受人们关注。本文主要介绍了目前国内外3D打印金属粉末的制备工艺,气雾化技术的最新进展,并对3D打印金属粉末制备技术的现状进行分析,提出建设性意见。     

气雾化法制备3D打印金属粉末的技术研究进展

在金属3D打印行业,粉末作为直接原料,其制备方法多样。目前,气雾化制粉技术应用最为广泛。本文主要概述了金属粉末的主要性能参数和气雾化法制备金属粉末的基本原理。根据雾化喷嘴和加热元件的不同衍生出多种气雾化技术,针对这些技术,进行了简单的阐述、分析和比较。其中,紧耦合气雾化技术应用较多,无坩埚电极感应熔炼气体雾化法适用活性金属粉末的制备。最后,对气雾化法制备3D打印金属粉末的技术进行了总结。     

3D打印用金属粉末制备技术研究进展

3D打印技术是一种先进的制造方法,在航空航天、生物医疗、汽车、军工等领域已得到较为广泛的应用。金属粉末作为金属3D打印技术的关键原材料,金属粉末的品质很大程度上决定了产品最终的成型效果。简要阐述了金属3D打印领域典型的金属材料和主要制备方法,最后,指出了金属3D打印领域中亟待解决的问题,并对金属3D打印前景做出了展望。     

航空航天用高品质3D打印金属粉末的研究与应用

作为金属3D打印的主要耗材,金属粉末对打印产品的质量有着至关重要的影响,航空航天、国防、医疗等领域精密复杂零件的3D打印对粉末性能,如粒度、形貌和纯净度等有着较高的要求。研究并介绍了航空航天领域3D打印用高品质镍基、钴基合金及钛合金等金属粉末的基本要求及主要制粉工艺;对两种常用的高质量金属粉末制备工艺真空感应熔炼氩气雾化法(VIGA)和等离子旋转电极法(PREP)进行了比较,指出VIGA法细粉收得率高,但存在空心粉和卫星粉;PREP粉球形度高、表面光洁、粉末粒度分布窄、流动性好、陶瓷夹杂少,在金属3D打印领域具有独特的优势。为进一步提高PREP粉的质量,应开发更新一代等离子旋转电极雾化制粉技术及装备,提高细粉收得率和生产效率。     

EIGA雾化法制备3D打印用Ti6Al4V合金粉末

根据3D打印技术对金属粉末的特性要求,采用真空电极感应熔化气雾化法(EIGA)制备了Ti6Al4V合金粉末,研究了不同气雾化压力对粉末化学成分、粒径分布、颗粒形貌、流动性能的影响。结果表明:EIGA雾化法制备的Ti6Al4V合金粉末的氧增量小于0.02%(质量分数),雾化过程中会形成一部分"卫星球","空心粉"颗粒。随着雾化压力的升高,粉末的平均粒径逐渐减小,流动性能变差。根据3D打印技术对粉末性能的要求,雾化压力控制在3.2~3.6 MPa为宜。     

金属3D打印技术研究综述

3D 打印技术是一种先进的制造方法,在航空航天、生物医疗、汽车、军工等领域已得到较为广泛的应用。金属粉末作为金属3D打印技术的关键原材料,金属粉末的品质很大程度上决定了产品最终的成型效果。     

增材制造用钛合金粉末的制备现状

钛合金因其具有高的比强度、比刚度和良好的耐腐蚀性能，广泛应用于航空航天、汽车以及增材制造等领域。球形钛合金粉末是增材制造的核心原料，对3D打印产品的质量起着关键作用。目前增材制造用钛合金粉末的主要制备方法包括电极感应熔炼气雾化法(EIGA)、等离子旋转电极雾化法（PREP）和氢化脱氢—等离子球化联合法（HDH-PS）等，介绍这些制备方法的原理及研究现状，探究钛合金球形粉末制备技术的影响因素，进而展望增材制造用钛合金粉末技术未来的发展方向。     

基于增材制造的硬质合金粉末研究现状

硬质合金是由难熔金属碳化物（WC,TiC,NbC等）和金属粘结相（如Fe,Ni和Co）组成，通过粉末混合、压制然后烧结而成。然而传统的粉末冶金成形方法模具成本高，难以形成复杂零件。相比之下，增材制造（3D打印）采用数字化叠层加工技术，能够实现快速精准的成形。研究与开发适于增材制造的硬质合金粉末是其中的关键一步，目前，增材制造的硬质合金粉末制备方法主要分为以下4类:机械合金化法、球形WC粉末表面包覆技术、喷雾干燥技术、等离子体球化技术，这4种方法在制备原理、成本和成形方法的灵活性上均有所不同。因此，综述了适用于增材制造成形的硬质合金粉末的4种制备方法，并对制备粉末的特性以及成形性能进行了对比，总结了粉末制备原理、各自的优缺点以及适用的增材制造成形工艺，希望可以推动增材制造成形硬质合金的研究发展。     

高性能球形金属粉末制备技术进展

本文基于增材制造工艺对金属粉末的应用需求,概述了几种国际上高性能球形金属粉末制备技术,包括真空感应气体雾化(VIGA)、电极感应气体雾化(EIGA)、等离子雾化(PA)、等离子球化(PS)和等离子旋转电极(PREP),对比了气雾化粉末和旋转电极粉末用于增材制造零部件显微组织和力学性能差异。重点论述了粉末制备技术的发展趋势,为粉末制备技术的选择和增材制造选材、用材提供参考。     

增材制造用金属粉末原材料检测技术

增材制造技术又称3D打印,自提出以来受到国内外学者的广泛关注。金属材料的增材制造相比于其他材料难度较大,对于原材料、工艺控制等方面的要求更严苛。针对国内的增材制造用粉末生产及使用情况,本文从金属粉末粒度分布、形貌和流动性检测方法三个方面,结合实际生产、检测的经验,分别讨论了各种粉末检测方法对于增材制造技术的适用性和可行性。     

紧耦合气雾化参数对3D打印用金属粉末性能的影响

利用自主设计研发的紧耦合雾化制粉装置,采用真空感应熔炼气雾化工艺制备3D打印用Inconel 625合金粉末,通过调整雾化参数研究导液管内径对粉末粒度分布、表面形貌、氧含量（质量分数）及流动性能等特性的影响。结果表明:使用紧耦合雾化制粉装置制备出的粉末粒度范围较广,收得率较高,其中尺寸小于53 μm的粉末收得率可达50%以上,粉末球形度较好,且卫星球少。随导液管内径的增加,粉末收得率降低,粉末中的氧含量（质量分数）也呈明显下降趋势。所制得的粉末能够满足不同金属3D打印设备对粉末材料性能的要求。     

金属增材制造用钛粉制备研究

金属增材制造技术正朝着产业化的方向发展,钛粉是金属增材制造领域的主流原料之一。本文概述了钛及钛合金的熔炼技术,重点介绍了感应熔炼,并对目前主流的钛粉制备技术进行了对比和分析,包括基本原理、优缺点和影响粉末特性的因素等。此外,还介绍了数值模拟在钛粉制备上的应用,并对钛粉制备工艺在金属增材制造领域的发展做出了展望。     

等离子旋转电极雾化制备钨粉及性能表征

采用等离子旋转电极雾化技术(PREP)制备球形钨粉,利用激光粒度分析仪、氧氮分析仪、扫描电子显微镜(SEM)对钨粉末的粒径分布、氧含量、微观形貌、表面组织进行分析。结果表明:球形钨粉粒度集中分布在45~150μm,呈单峰分布,理论中位粒径85.5μm与实测粒径80μm接近。钨粉氧增量均小于0.001 5%,其中45~150μm粉末比15~53μm的粉末氧增量更低,仅为0.000 38%。15~53μm钨粉表面光洁,几乎无空心粉。钨粉物理性能优异,且粒径在45~150μm的钨粉性能优于15~53μm的。     

Research progress on preparation of metal powder for 3D printing

3D printing is a new type of printing technology, its application is omnipresent in fields like space aviation, medical, automobile and military industry. As a key raw material for metal 3D printing, the quality of the metal powder largely determines the final quality of the product. The typical metal materials and the main preparation methods in the field of metal 3D printing were briefly expounded. Finally, research directions and application prospects of metal 3D print were discussed, the problems in the field of metal 3D printing were pointed out.