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。     

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。     

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。     

赛隆金属3D打印产业化项目开工建设

正(8月25日消息)近期,西安赛隆金属材料公司高品质金属粉末粉床电子束3D打印技术与装备产业化项目开工建设,该项目总投资约3.2亿元,占地49.2亩,总计容面积约5.3万m2,建设年产2 000 t高品质金属粉末80台套粉床电子束3D打印机和制粉设备,以及20万件金属3D打印零件的规模化生产线。项目建成投产后,预计可实现销售收入3.5亿元,年上缴税收约0.28亿元,新增就业人员150人。     

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。     

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。     

金属材料增材制造技术的应用研究进展

金属材料增材制造技术作为3D打印应用的重要方向之一,已经有30多年的发展历程,相比传统加工制造方式具有周期短、效率高、节约材料以及特别适合成形复杂零件等优点。首先介绍了金属材料增材制造技术的基本原理和发展历程,列举了世界各国在3D打印技术领域推出的发展规划和技术规范,简述了金属材料增材制造在国内外应用研究现状及其取得的成果,最后指出金属材料增材制造技术需要在金属粉末、零件表面质量、成形尺寸、国际标准等方面进行重点研究。     

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.     

3D打印用金属粉末的制备研究

针对国内3D打印用金属粉体材料的现状,通过对雾化喷嘴的设计改造,采用气雾化方法制备了304L不锈钢粉末;并通过扫描电镜、激光粒度测量仪以及霍尔流量计等对粉末的颗粒形貌、粒度分布、流动性等进行了观察研究。结果表明:采用自制双层雾化喷嘴制备的合金粉末,球形度高,粒度分布范围窄,粉末平均粒径为40μm,符合3D打印对金属粉体材料的要求。     

粉末床熔融成形铜及铜铬系合金研究进展

近年来，越来越多的研究报道了粉末床熔融成形技术。这一技术通过热源扫描熔化粉末，逐层堆积直接成形复杂三维金属零件结构，能够极大地缩短产品生产周期，提高生产效率，特别是在选区激光熔化（SLM）以及选区电子束熔化（SEBM）制备铜及铜铬系合金方面取得了很大的突破。本文综述了粉末床熔融成形技术的基本原理和优势，以及在增材制造（AM）技术中，铜系材料打印存在的主要困难。介绍了不同制备方法对材料性能的影响，重点对比了SLM工艺在铜系金属上的高反射率问题，进而阐明提高铜对激光的吸收率是该成形技术的研究重点，以及SEBM工艺在铜系金属中存在的表面粗糙度问题的重要性。探讨了更为前沿的一种电子束-激光符合选区融化（EB-LHM）技术，虽然其工艺更复杂但能结合不同打印方法提升性能。探讨了不同成形工艺对材料微观结构和力学性能的影响，并对材料的打印方式进行了评价。最后对目前该领域存在的问题和未来的研究方向进行了展望。     

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。     

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。     

不锈钢粉的3D凝胶打印成形技术研究

通过一种新型3D打印方法——3D凝胶打印,打印出不锈钢零件,并且对金属料浆的流变性能进行了分析研究。结果表明:固含量为61.5%(体积分数)的金属料浆具有较好的流变特性,适合3D凝胶打印技术;打印出的坯体表面质量较好,没有明显的分层现象;打印的不锈钢坯体在1 350℃保温1 h烧结后,相对密度可达95.7%。     

3D打印金属材料中孔隙率的影响因素和改善方法

选区激光熔融技术是精细激光快速成形技术领域中最具发展潜力的金属3D打印技术之一, 但在快速成形过程中的急速加热和快速凝固导致材料出现孔隙、裂纹等缺陷。本文介绍了对选区激光熔融技术制备金属材料孔隙率的影响因素, 包括激光功率、扫描速率、环境气氛、纳米粉末复合掺杂等; 讨论了降低孔隙率的后处理方法, 如热处理、塑性变形等, 旨在研究对3D打印金属材料孔隙率的影响规律, 从而获得性能优良的打印材料。