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金屬3D打印都有哪些金屬材料及其應用特性情況

來源:e鍵打印   發布時間:2019-10-18 15:52:52   瀏覽次數:

金屬3D打印,具有直接成型、無需模具,可以實現個性化設計并制作復雜結構,高效、低消耗、低成本等優點,已廣泛應用于石化工程應用、航空航天、汽車制造、注塑模具、輕金屬合金鑄造、醫療、造紙、電力工業、食品加工、珠寶、時裝等領域。


那么,3D打印公司都有哪些金屬材料可以進行3D打印呢?咱們來看看(不包含貴金屬):


一、工具鋼和馬氏體鋼


以工具鋼和馬氏體鋼為例,工具鋼的適用性來源于其優異的硬度、耐磨性和抗形變能力,以及在高溫下保持切削刃的能力。模具H13熱作工具鋼就是其中一種,能夠承受不確定時間的工藝條件。


馬氏體鋼,以馬氏體300為例,又稱“馬氏體時效”鋼,在時效過程中的高強度、韌性和尺寸穩定性都是眾所周知的。它們與其它鋼不同,因為它們是不含碳的,屬于金屬間化合物,通過豐富的鎳、鈷和鉬的冶金反應硬化。由于高硬度和耐磨性,馬氏體300適用于許多模具的應用,例如,注塑模具、輕金屬合金鑄造、沖壓和擠壓等,同時,其也廣泛應用于航空航天、高強度機身部件和賽車零部件等。


二、不銹鋼


不銹鋼與碳鋼不同,目前的鉻含量不同,10.5%鉻含量最低的鋼合金,不銹鋼不容易生銹腐蝕。目前,應用于金屬3D打印的不銹鋼主要有三種:奧氏體不銹鋼316L、馬氏體不銹鋼15-5PH、馬氏體不銹鋼17-4PH。


奧氏體不銹鋼316L,具有高強度和耐腐蝕性,可在很寬的溫度范圍下降到低溫,可應用于航空航天、石化等多種工程應用,也可以用于食品加工和醫療等領域。


馬氏體不銹鋼15-5PH,又稱馬氏體時效(沉淀硬化)不銹鋼,具有很高的強度、良好的韌性、耐腐蝕性,而且可以進一步的硬化,是無鐵素體。目前,廣泛應用于航空航天、石化、化工、食品加工、造紙和金屬加工業。


馬氏體不銹鋼17-4PH,在高達315℃下仍具有高強度高韌性,而且耐腐蝕性超強,隨著激光加工狀態可以帶倆極佳的延展性。


金屬3D打印


三、合金


金屬3D打印材料應用最為廣泛的金屬粉末合金主要有純鈦及鈦合金、鋁合金、鎳基合金、鈷鉻合金、銅基合金等。


目前應用于市場的純鈦,又稱商業純鈦,分為1級和2級粉體,2級強于1級,對于大多數的應用同樣具有耐腐蝕性。因為純鈦2級具有良好的生物相容性,因此在醫療行業具有廣泛的應用前景。


鈦是鈦合金產業的關鍵。目前,應用于金屬3D打印的鈦合金主要是鈦合金5級和鈦合金23級,因為其優異的強度和韌性,結合耐腐蝕、低比重和生物相容性,所以在航空航天和汽車制造中具有非常理想的應用,而且,因為強度高、模量低、耐疲勞性強,應用于生產生物醫學植入物。鈦合金23級,純度更高,是神級一樣的牙科和醫療鈦品級。


3D打印鋁合金主要有鋁硅AlSi12和AlSi10Mg兩種。鋁硅12,是具有良好的熱性能的輕質增材制造金屬粉末,可應用于薄壁零件如換熱器或其他汽車零部件,還可應用于航空航天及航空工業級的原型及生產零部件;硅/鎂組合使鋁合金更具強度和硬度,使其適用于薄壁以及復雜的幾何形狀的零件,尤其是在具有良好的熱性能和低重量場合中。


鎳基合金主要有Inconel 738、Hastelloy X、Inconel 625、Inconel 713、Inconel 718等。一般情況下,鎳基合金都具有良好的抗拉伸、抗疲勞和抗熱疲勞性能。


Inconel 738具有良好的高溫蠕變斷裂強度,抗熱腐蝕性是較低鉻含量的超合金,可長期暴露于高達920-980℃的高溫腐蝕性的環境中,適用于飛機發動機、燃氣輪機。


Hastelloy X在高溫下具有高強度和抗氧化性,在高達1200℃的環境中,也具有良好的延展性,目前,主要應用于航空航天技術中,例如燃氣輪機部件和燃燒區組件如過渡管、燃燒器罐、噴桿、排氣管、加力燃燒室等;而且還因為具有耐應力腐蝕開裂的性能,應用于工業爐、石油化工及化學過程工業中。


Inconel 625在高溫約815℃的條件下依然具有良好的負載性能,而且耐腐蝕性強,廣泛應用于航空航天、化工及電力工業中。


Inconel 713具有優異的抗熱疲勞性能,以及在927℃的特殊斷裂強度,適用于噴氣發動機燃氣輪機葉片。


Inconel 718是基于鐵鎳硬化的超合金,具有良好的耐腐蝕性及耐熱、拉伸、疲勞、蠕變性,適用于各種高端應用,例如,飛機渦輪發動機和陸基渦輪機等。


鈷鉻合金具有高強度、耐腐蝕性強、良好的生物相容性以及無磁性的性能,主要應用于外科植入物包括合金人工關節、膝關節和髖關節,同時其還可用于發動機部件以及時裝、珠寶行業等。


應用于市場的銅基合金,俗稱青銅,具有良好的導熱性和導電性,可以結合設計自由度,產生復雜的內部結構和冷卻通道,適合冷卻更有效的工具插入模具,如半導體器件,也可用于微型換熱器,具有壁薄、形狀復雜的特征。


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