電子束熔化(EBM)在真空環境中利用高能電子束逐層熔化金屬粉末,其能量密度可達激光的10倍以上,特別適合加工高熔點材料(如鈦合金、鉭和鎳基高溫合金)。EBM的預熱溫度通常為700-1000℃,可明顯降低殘余應力,避免零件開裂。例如,GE航空采用EBM制造LEAP發動機的燃油噴嘴,將傳統20個零件集成為單件,減重25%,耐溫性能提升至1200℃。但EBM的打印精度(約100μm)低于SLM,表面需后續機加工。此外,真空環境可防止金屬氧化,但設備成本和維護復雜度較高,限制了其在中小企業的普及。粉末冶金鐵基材料通過滲銅處理,可同時提升材料的強度與耐磨性能。甘肅因瓦合金粉末價格
金屬粉末的球形度直接影響鋪粉均勻性和打印質量。球形顆粒(球形度>95%)流動性更佳,可通過霍爾流量計測試(如鈦粉流速≤25s/50g)。非球形粉末易在鋪粉過程中形成空隙,導致層間結合力下降,零件抗拉強度降低10%-30%。此外,衛星粉(小顆粒附著在大顆粒表面)需通過等離子球化處理去除,否則會阻礙激光能量吸收。以鋁合金AlSi10Mg為例,球形粉末的堆積密度可達理論值的60%,而不規則粉末40%,明顯影響終致密度(需>99.5%才能滿足航空標準)。因此,粉末形態是材料認證的主要指標之一。山西不銹鋼粉末合作粉末冶金技術通過壓制和燒結工藝,在汽車工業中廣闊用于生產強度高的齒輪和軸承。
荷蘭MX3D公司采用的
電弧增材制造(WAAM)打印出12米長不銹鋼橋梁,結構自重4.5噸,承載能力達20噸。關鍵技術包括:① 多機器人協同打印路徑規劃;② 實時變形補償算法(預彎曲0.3%);③ 在線熱處理消除層間應力。阿聯酋的“3D打印未來大廈”項目采用鈦合金網格外骨骼,抗風荷載達250km/h,材料用量比較傳統鋼結構減少60%。但建筑規范滯后:中國2023年發布的《增材制造鋼結構技術標準》將打印件強度折減系數定為0.85,推動行業標準化。
3D打印金屬粉末的制備是技術鏈的關鍵環節,主要依賴霧化法。氣霧化(GA)和水霧化(WA)是主流技術:氣霧化通過高壓惰性氣體(如氬氣)將熔融金屬液流破碎成微小液滴,快速冷卻后形成高球形度粉末,氧含量低,適用于鈦合金、鎳基高溫合金等高活性材料;水霧化則成本更低,但粉末形狀不規則,需后續處理。近年等離子旋轉電極霧化(PREP)技術興起,通過離心力甩出液滴,粉末純凈度更高,但產能受限。粉末粒徑通常控制在15-53μm,需通過篩分和氣流分級確保均勻性,以滿足不同打印設備(如SLM、EBM)的鋪粉要求。金屬注射成型(MIM)結合粉末冶金與注塑工藝,可大批量生產小型精密金屬件。
鈷鉻合金(如CoCrMo)因高耐磨性、無鎳毒性,成為牙科冠橋、骨科關節的優先材料。傳統鑄造工藝易導致成分偏析,而3D打印鈷鉻合金粉末通過逐層堆積,可實現個性化適配。例如,某品牌3D打印鈷鉻合金牙冠,通過患者口腔掃描數據直接成型,邊緣密合度<50μm,使用壽命較傳統工藝延長3倍。在骨科領域,某醫院采用3D打印鈷鉻合金膝關節假體,通過多孔結構設計促進骨長入,術后發病率從2%降至0.3%。但鈷鉻合金粉末硬度高(HRC 35-40),需采用高功率激光器(≥500W)才能完全熔化,設備成本較高。金屬粘結劑噴射成型技術(BJT)通過逐層粘接和后續燒結實現近凈成形制造。廣東鋁合金粉末品牌
金屬注射成型(MIM)技術結合了粉末冶金和塑料注塑的工藝優勢。甘肅因瓦合金粉末價格
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