3D打印用金屬材料（上）
2016年10月31日 9:17 3483次瀏覽 來源： 中國有色網 分類： 新材料前沿 作者： 韓碩
近幾年隨著3D打印技術的快速發(fā)展，它在航空航天、汽車、生物醫(yī)藥和建筑領域的應用范圍逐步拓寬，其方便快捷、材料利用率高等優(yōu)勢不斷顯現。目前，金屬3D打印技術主要有選擇性激光燒結（SLS）、電子束熔融（EBM）、選擇性激光熔化（SLM）和激光近凈成形（LENS），其中選擇性激光熔化為研究的熱點，其使用高能激光源，可以熔融多種金屬粉末。國內外金屬3D打印機采用的金屬粉末一般有：工具鋼、馬氏體鋼、不銹鋼、純鈦及鈦合金、鋁合金、鎳基合金、銅基合金、鈷鉻合金等。常用的粉體為鈦粉、鋁合金粉和不銹鋼粉。
工具鋼和馬氏體鋼
工具鋼的適用性來源于其優(yōu)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(wěn)定性都是眾所周知的。他們與其他鋼不同，因為他們是不含碳的，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才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。
鈦合金
鈦合金具有耐高溫、高耐腐蝕性、高強度、低密度以及生物相容性等優(yōu)點，在航空航天、化工、核工業(yè)、運動器材及醫(yī)療器械等領域得到了廣泛的應用。傳統(tǒng)鍛造和鑄造技術制備的鈦合金件已被廣泛地應用在高新技術領域，如美國F14、F15、F117、B2和F22軍機的用鈦比例分別為：24%、27%、25%、26%和42%，一架波音747飛機用鈦量達到42.7t。但是傳統(tǒng)鍛造和鑄造方法生產大型鈦合金零件，由于產品成本高、工藝復雜、材料利用率低以及后續(xù)加工困難等不利因素，阻礙了其更為廣泛的應用。而金屬3D打印技術可以從根本上解決這些問題，因此該技術近年來成為一種直接制造鈦合金零件的新型技術。TiAl6V4（TC4）是最早使用于SLM工業(yè)生產的一種合金。但是3D打印鈦零件由于鈦本身的抗塑性剪切變形能力和耐磨性差，限制了其在高溫和腐蝕耐磨條件下的使用。因此錸（Re）和鎳（Ni）被引入鈦合金中，3D打印的Re基復合噴灌已經成功應用于航空發(fā)動機燃燒室，工作溫度可達2200℃。
責任編輯：于璐
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