316L不锈钢粉末的凝胶注模成形

本文对316L不锈钢粉的凝胶注模成形工艺进行了研究,分析了影响浆料流变性和凝胶化时间的因素,以及单体含量对固化胶体性状的影响.结果表明:加入聚丙烯酰胺作为分散剂可以显著降低浆料的黏度,使不锈钢粉体的固相体积分数达到54%,满足注凝成形的要求;单体的浓度对固化胶体的性质有很大的影响;引发剂和催化剂的加入量越大,聚合诱导期越短.在最佳形成工艺条件下,凝胶注模成形出的不锈钢坯体性能优良,组织均匀,生坯的抗弯强度可达38MPa,烧结体的相对密度达95%,屈服强度可达160MPa,并可成形出形状复杂的较大尺寸的不锈钢坯体.     

3D冷打印钨镍铁合金零件的研究

以军标钨粉、镍粉和铁粉为原料,利用3D冷打印技术制备90W-Ni-Fe合金零件。研究了粘结剂含量和固相含量对金属浆料粘度的影响,并对素坯的组织均匀性进行分析;通过TG-DTA曲线对脱脂烧结工艺进行优化,并分析了烧结体的形貌、金相组织和密度。结果表明:粘结剂添加量为4%、固相含量为70%～75%的W-Ni-Fe浆料,最适合3D冷打印;素坯垂直方向组织均匀性较好,金属颗粒较为均匀地填充在PVB构成的三维网状结构中,固相颗粒分布均匀且无明显的沉降现象;打印过程中,素坯厚度非线性增长,宽度不稳定,浆料固化速度仍有待提高。素坯脱脂后在1 440℃下烧结2h,获得密度为16.26g/cm~3的烧结体,致密度高达94.83%。     

美国ExOne公司推出6种3D打印用新材料

<正>美国ExOne公司为其制造的3D打印设备开发出了6种新的打印用材料,分别是:钴铬合金、IN718合金、17-4不锈钢、316不锈钢和硬质合金。ExOne公司为3D打印工艺开发出的新的打印用材料,扩大了其客户发展项目。在ExOne公司制造的设备上使用这些材料,将会进一步推动喷粘结剂技术应用的发展。这组     

凝胶离心成形制备TiC-FeCrMo硬质合金

将凝胶离心成形工艺应用于TiC-FeCrMo硬质合金的坯体成形,研究了固含量对TiC-FeCrMo复合粉末浆料的流变性的影响,分析了凝胶离心成形过程中压力和聚合速率的关系,并研究了离心转速对坯体和烧结体性能的影响。结果证明:HEMA凝胶体系对TiCFeCrMo复合粉末具有很好的分散性,以油酸作分散剂,制备稳定且流动性好的浆料的最佳固含量为55%(体积分数),凝胶离心成形过程中压力能够加速浆料的固化,采用自行设计的离心成形机,选择最佳转速2 000r/min,制备出大尺寸棒状钢结合金坯体,坯体密度高、无残留气孔,强度高达30MPa,密度为4.07g/cm3,坯体经过真空脱胶烧结一体化烧结,1 420℃保温1h制备出钢结硬质合金烧结体,其密度为6.52g/cm3,抗弯强度1 580MPa。     

3D打印锂离子电池正极的制备及性能

采用挤出式3D打印技术制备锂离子电池电极,选取三元镍钴锰酸锂（LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂）作为正极活性材料,以去离子水、羟乙基纤维素和其他添加剂为溶剂来制备性能稳定且适合3D打印技术的锂离子电池正极墨水,利用流变仪、X射线衍射仪、电池测试仪、ANSYS模拟等探究了增稠剂种类和含量、墨水黏度、打印工艺等对墨水流变性质和可打印性能的影响。结果表明:选取羟乙基纤维素/羟丙基纤维素质量比为1∶1混合且质量分数为3%时,所制备的墨水黏度为20.26 Pa·s,此时墨水具有较好的流变性,打印过程出墨均匀,打印电极光滑平整,满足后期墨水的可打印性要求,经模拟分析,墨水黏度对墨水流动性影响明显;电极材料经超声分散、打印、烧结等过程后未造成原有晶体结构的改变;电极首次充放电容量分别为226.5和119.4 mA·h·g?1,经过20次循环后,电池充放电容量的变化率减小并趋于稳定,3D打印电极表现出良好的循环稳定性。      

3D打印-凝胶注模制备蜂窝状Ti-6Al-4V多孔钛骨骼的研究

研究了一种通过3D扫描、3D打印并翻模制备多孔钛人体骨骼模型的方法:以Ti-6Al-4V粉末为原料,聚乙烯醇为造孔剂,通过水基凝胶注模-真空烧结制备出与原件尺寸偏差为±0.5 mm的多孔钛骨骼模型。研究了干燥、烧结过程的物相、收缩率、强度、孔隙率及孔隙结构变化。结果表明:整个凝胶注模干燥与真空烧结过程中多孔钛坯体收缩均匀一致,径向收缩率为16.11%,轴向收缩率为16.04%。经1 200℃烧结、保温2 h,多孔钛获得最佳性能,其组织呈现出均匀的蜂窝结构,孔径大小为100~350μm,微孔尺寸小于10μm,孔隙率为70.56%,开孔率为65.60%,抗压强度为194 MPa,抗弯强度为105 MPa,结构与性能都能够满足制作人体骨骼的使用要求。     

凝胶注模-真空烧结制备TiC/Fe基钢结硬质合金

采用甲苯/甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)凝胶体系实现了Ti C/Fe基复合粉末的凝胶注模成形,并通过真空烧结制备出复杂形状的钢结合金烧结体,研究了单体含量对坯体和烧结体抗弯强度、密度、硬度及微观组织的影响。结果表明:单体含量直接影响坯体及烧结体的组织及性能,单体的最佳质量分数为4.6%,制备的坯体强度高达28 MPa,经1 420℃真空烧结1 h,制备出烧结体的强度、密度及硬度分别为1 410 MPa、6.46 g/cm3、50 HRC,热处理后,制品的抗弯强度及硬度分别提高到1 670 MPa和65 HRC。     

凝胶浇注法制备Ti-6Al-4V合金坯体及坯体性能的研究

将凝胶浇注工艺应用于金属Ti-6Al-4V合金粉末的成形,研究了高固相含量的Ti-6Al-4V合金粉末料浆的制备和坯体的抗弯强度.结果表明,料浆固相含量随粉末的松装密度和分散剂的增加而增加.坯体的抗弯强度随气雾化(GA)Ti-6Al-4V含量增加先增大后减小,随着坯体的固相含量增大而减小.当GA-Ti-6Al-4V的质量分数为80%、固相含量为50%(体积分数)时,坯体的抗弯强度最大,为18.5MPa.     

凝胶离心成形制备YG10硬质合金管

将凝胶离心成形工艺应用于YG10复合粉末的坯体成形,研究了固含量对YG10复合粉末浆料的流变性的影响,分析了凝胶离心成形过程中引发剂量和压力对聚合速率的影响,并研究了离心转速对坯体和烧结体性能的影响。结果表明:以油酸作分散剂,制备稳定且流动性好的浆料最佳固含量为50%(体积分数),引发剂的加入量为5mmol/L(相对于预混液的体积),凝胶离心成形过程中压力能够加速浆料的固化,采用自行设计的离心成型机,选择最佳转速4 000r/min,制备出的坯体密度高、无残留气孔,相对密度57%,强度28.3MPa。坯体经真空脱胶烧结1 420℃保温1h制备出YG10硬质合金管,烧结体收缩均匀无变形,组织结构完整无偏析。     

凝胶注模法制备复杂形状钨铜复合材料

利用非水基体系凝胶注模法制备了复杂形状钨铜复合材料坯体。研究了分散剂含量以及固相含量对钨铜浆料黏度的影响,绘制了坯体的室温干燥曲线并制订了干燥制度,同时对坯体微观形貌、抗弯强度等进行了表征和测试。结果表明:分散剂添加量为0.15%(质量分数,基于金属粉末质量)时浆料黏度达到最低,在此基础上浆料的固相含量可达到45%(体积分数),满足凝胶注模的要求;坯体先在室温下干燥10h后放入100℃的恒温干燥箱中干燥8h,可得到表面无变形、无开裂的钨铜坯体;随着固相含量的增大,坯体致密性和均匀性均随之提高;坯体表面质量较好,抗弯强度可达到26.9 MPa。     

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。     

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。     

选区激光熔化成形TA1钛合金组织性能研究

通过选区激光熔化(SLM)制备TA1合金,研究了打印态及退火态TA1合金的组织及性能。研究结果表明,SLM制备的TA1合金具有优异的力学性能,其抗拉强度、伸长率及断面收缩率均满足GJB 2744A-2007中锻件的要求,尤其抗拉强度达到600 MPa以上。打印件在不同打印方向上的性能略有差异,Y方向上最优,X方向上次之,Z方向上最弱(580 MPa)。退火处理后的组织更加均匀,抗拉强度、断面收缩率和硬度比打印态略有降低,伸长率略有增大。SLM制备的TA1合金能够在复杂精密件的应用上代替锻件,节省原材料,为3D打印TA1合金的应用提供参考。     

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。     

活性填料对聚碳硅烷基悬浮液直写成形3D碳化硅的影响

分别采用纳米钛粉(Ti)和氧化亚镍粉(NiO)为活性填料,聚碳硅烷(polycarbosilane,PCS)为碳化硅(SiC)陶瓷先驱体,以正己烷作为溶剂制备浆料,然后通过3D直写成形和高温裂解制备SiC陶瓷基复合材料,对浆料的流变性能以及SiC陶瓷基复合材料的物相和微观形貌进行表征,研究活性填料纳米Ti粉和纳米NiO粉对3D-SiC陶瓷基复合材料的物相与微观形貌的影响。结果表明,浆料的黏度与PCS的质量分数成正比,具有剪切变稀现象,w(PCS)为75%的浆料具有稳定的打印性能。纳米Ti粉可有效降低成形坯体热处理过程中的质量损失率和线收缩率。随m(Ti)/m(PCS)的值从0增加到1.0,1 450℃高温裂解后陶瓷的质量损失率和线收缩率分别由18.29%和24.38%降低至14.05%和12.13%,所得陶瓷包含Ti C和SiC两相,相比于Ti粉,NiO可作为SiC的表面修饰催化剂,并通过气-液-固(V-L-S)生长机制使SiC陶瓷表面原位生长SiC晶须团簇。     

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。