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国产「高流动性」3D打印铝合金粉末获批量应用

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3D打印技术参考 2021-05-17 09:28

高品质球形金属粉末是高性能金属增材制造的重要保障,其成分、氧含量及粉末物理特性(形貌、粒度分布、粉末流动性、松装密度等)对3D打印成形过程稳定性和制件理化性能至关重要,影响并决定产品能否装机应用。

在众多粉末技术指标中,粉末球形度和卫星球比例直接影响粉末的流动性和松装密度。粉末球形度低或卫星球比例过高会直接影响送粉或铺粉质量,进而影响打印件质量,产生内部和表面缺陷。近年来,随着增材制造技术日趋成熟,对于复杂构件的高效成形和大型部件的需求越来越高,增材制造智慧工厂亦应运而生,但受限于下置式供粉模式在设备运行过程中无法在线添加粉末,而开仓加粉易产生台阶接差和冶金缺陷,因此国际主流大尺寸设备通常采用上送粉式的连续送粉系统。上送粉方式对粉末的流动性要求较高,如果粉末流动性不好导致落粉不均匀,或在铺粉过程中出现结块、凹凸不平等现象,会对打印质量产生不良影响。未来,金属增材制造对高流动性粉末的需求将愈发凸显。

铝合金粉末由于密度轻,本身不易获得高的流动性,而且制备铝合金粉末的形貌控制较其他合金材料难度要大,以至于在很长一段时间内3D打印用铝合金粉末仅以安息角评价粉末流动性,而无法采用霍尔流速计直接测量。近年来,北京康普锡威科技有限公司不断开发先进雾化制备技术,在2020年推出了优化后适用于金属增材技术的系列高流动性铝基合金粉末材料,粉末球形度高、流动性好,进一步突破了以往铝合金粉末流动性不佳、松装密度低等技术难题。目前该公司高流动性铝基合金粉末材料(AlSi10Mg等)已在航空航天、汽车交通等领域获得批量应用,粉末产品特性及打印制件均有良好表现。

高流动性AlSi10Mg粉末特性

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高流动性AlSi10Mg 3D打印制件

下图为常州钢研极光增材制造有限公司使用高流动性AlSi10Mg粉末打印的某产品工艺研发样件(未经任何表面处理),沉积态样件表面一致性好,表面粗糙度低(Ra约3-4μm)。

产品工艺研发样件(常州钢研极光增材制造有限公司打印制作)

3D打印试样和模型

3D打印样件微观形貌

利用高流动性AlSi10Mg粉末制备3D打印试块,成形态金相横纵向面偶见小孔,无较大气孔。整体致密度较高。

3D打印样件纵向(Z)微观形貌

3D打印样件横向(XY)微观形貌

3D打印样件致密度

采用排水法对3D打印样件进行致密度测试。利用高流动性铝合金粉末打印的不同大小样件密度差异小、均一性好。

3D打印样件致密度

3D打印样件力学性能

高流动性AlSi10Mg粉末打印力学性能如下:

高流动性AlSi10Mg 3D打印力学性能

关于康普锡威

北京康普锡威科技有限公司成立于2005年,是有研科技集团有限公司(原北京有色金属研究总院)下属公司,属于有研粉末新材料股份有限公司(以下简称:有研粉材,科创板上市企业,股票代码688456)全资子公司。北京康普锡威科技有限公司长期致力于各类球形金属粉末的研发及产业化,拥有国家科技部首批“金属熔体分散处理高技术创新团队”,项目“球形金属粉末材料雾化制备技术及产业化”获2017年国家科技进步二等奖。研发团队自上世纪80年代开始进行快速凝固雾化技术的研究开发和生产应用工作,是国内较早进行球形金属粉末雾化制备技术研究和应用的团队之一。公司依托自主开发的成套高品质粉末雾化制备技术,开展增材制造、微电子互连、金属功能粉体材料等球形金属粉末产品的开发与服务。

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