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。     

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打印用金属粉末的性能特征及研究进展

3D打印(增材制造)作为区别于传统去除型加工的新型制造技术,正以其简易的制造工艺、较低的生产成本和较短的研发周期,备受人们关注。目前,3D打印技术已经开始从研发阶段逐步向产业化发展,但是3D打印用金属粉末的成本及其性能成为制约该产业快速健康发展的瓶颈之一。3D打印用金属粉末需要满足高纯度、高球形度、细粒径和窄的粒径分布等要求。其制备方法主要有雾化法、等离子体法、旋转电极法、等离子熔丝法等。通过3D打印用金属粉末性能要求、制备方法、粉末性能对3D打印零件的成形效果影响等几个方面介绍国内外的一些研究进展,并提出目前3D打印用金属粉末制备所面临的问题。     

气体雾化法制备粉体方法概述

气体雾化法作为3D打印粉体的主要制备方法,在气雾化法应用过程中技术不断更新迭代,其工艺和技术有了长足的发展。参照3D打印粉体应用要求,从目前国内外相关气体雾化技术进行对比,并从气体雾化过程和气体雾化条件对粉体性能的影响进行分析,探索气体雾化粉体的关键工艺及技术发展的可能性。     

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。     

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。     

攀钢3D打印用球形钛合金粉取得阶段性进展

正(5月30日消息)攀钢研究院钛金属技术研究所增材制造项目团队日前完成了氩气站的建设和雾化设备的匹配性调试工作,标志着3D打印用球形钛合金粉取得阶段性进展,为球形钛及钛合金粉末产业化生产奠定了基础。目前,3D打印金属粉末材料包括钛合金、模具钢、铝合金、青铜合金和镍合金等,而钛合金粉末作为金属零件3D打印产业链中最重要的一环,也是最大的价值所在。电极感应气雾化法是目前世界上工业化生产钛合金粉末的主要方法之一,也是国内工业批量化生产3D激     

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。     

导流管长度和雾化压力对气体回流影响的数值模拟及实验研究

金属3D打印专用球形粉末普遍采用气雾化法制备,无坩埚电极感应气雾化技术（EIGA）制备的金属粉末具有氧增量低、细粉收得率较高、球形度高、流动性好等优点。实验对雾化喷嘴导流管底端的气流场进行了数值模拟,研究导流管长度和雾化压力对气体回流的影响,并通过雾化实验对模拟结果进行了验证。结果表明：导流管长度存在一临界值,当长度低于临界值时,雾化喷嘴环缝外侧气体的流速高于内侧气体的流速,气体易回流进入导流管内部,导致较多缺陷粉产生;长度高于临界值时,环缝内侧气体的流速高于外侧气体的流速,气体回流现象消失,缺陷粉数量大幅减少。雾化压力主要影响粉末的粒径,雾化压力越大,粉末粒径越小。     

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。     

中国雾化制粉技术现状简介

合金粉末是金属注射成形、金属3D打印、航空发动机等工业制造4.0的基础原材料,其制备方法主要包括:破碎法、水雾化、气雾化、水-气联合雾化、离心雾化、旋转盘雾化、旋转电极雾化和超声波雾化等方法。通过分析目前国内雾化制粉的技术装备水平和主流产品及品种,并与国外同行业先进技术对比,发现中国的雾化制粉产品在品种种类、产品的平均粒径、成品的收得率、产品的稳定性和一致性等方面均存在不少的差距,是中国从业人员努力追赶的目标及方向。     

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。     

TiAl预合金粉末制备的研究进展

高品质的预合金粉末是以粉末冶金工艺制备高性能TiAl基合金材料的基础。介绍了目前可用于规模化生产TiAl预合金粉末的各种雾化制备技术,包括惰性气体雾化法、转盘雾化法和等离子旋转电极雾化法,其中惰性气体雾化法又分为等离子感应熔炼定向气雾化法和电极感应熔炼气雾化法。分析了各种雾化制备技术的特点,并对国内外TiAl预合金粉末制备的研究进展进行了综述。     

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.     

增材制造用高温合金粉末制备技术及研究进展

球形粉末是增材制造、粉末冶金、注射成型等制备工艺的重要原料,其成分、粒度、球形度、空心粉率等是影响最终构件性能的关键因素。本文详细介绍了真空感应熔炼气雾化法、电极感应熔炼气雾化法以及等离子旋转电极雾化法等三种可用于增材制造的工程化高温合金球形粉末的制备技术,分析了这三种制粉工艺的特点,阐述了这三种制粉工艺的研发进展,探讨了三种制粉工艺所制备的粉末缺陷形成原因及控制方法,并提出了增材制造用高温合金粉末制备技术的发展趋势。     

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。