相比于大數(shù)據(jù)、VR、人工智能，如今的3D打印其實(shí)算不上很新的技術(shù)了，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)走過了30多年的歷史。那么金屬3D打印里面到底有幾多千秋？不同的金屬3D打印技術(shù)又在打印材料和冶金領(lǐng)域有著怎樣的差異？本期，3D科學(xué)谷與谷友一起來領(lǐng)略金屬D打印的冶金和加工科學(xué)。金屬打印的由來與下一步與金屬增材制造相關(guān)的最早的一項(xiàng)3D打印技術(shù)是SLS-選擇性激光燒結(jié)技術(shù)，當(dāng)時(shí)是用來燒結(jié)塑料粉末。而在1990年，Manriquez-Frayre和Bourell實(shí)現(xiàn)了通過SLS技術(shù)打印金屬制品的應(yīng)用。 發(fā)展到今天，當(dāng)我們一提起金屬3D打印的時(shí)候，通常指的是SLM-選擇性激光融化技術(shù)，而SLS技術(shù)更多的用來燒結(jié)金屬之外的其他材料。SLM技術(shù)是如此的讓人著迷，以至于我們忽略了另外一項(xiàng)金屬3D打印技術(shù)DED-直接能量沉積技術(shù)，通過電子束、等離子或者是激光將金屬絲/粉末融化通過焊接的方式將金屬產(chǎn)品以近凈形的方式制造出來。選擇性激光燒結(jié)（SLS）技術(shù)是德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的Carl Deckard博士和學(xué)院顧問Joe Beanman博士在1984年申請的。3D Systems通過收購的方式從DTM手中獲得了此項(xiàng)技術(shù)，但在2014年專利過期后，新涌現(xiàn)的3D打印機(jī)制造商旨在使SLS這一昂貴的工業(yè)打印工藝走下了神壇。SLM選擇性激光熔化的創(chuàng)始專利來源于德國Fraunhofer Institute所有的激光技術(shù)研...
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近年來，3D打印行業(yè)發(fā)展神速，能夠給制造業(yè)和社會帶來的經(jīng)濟(jì)利益。但是，3D打印生產(chǎn)的零件并不是完美無瑕，里面經(jīng)常會伴隨著許多氣孔、未熔化等缺陷的存在。熱等靜壓技術(shù)最突出的作用是能夠消除金屬零件內(nèi)部的孔洞缺陷，提高零件的致密度。從金屬3D打印技術(shù)出現(xiàn)開始，金屬3D打印似乎就和熱等靜壓綁定，組成了標(biāo)配工藝套餐，尤其是對鈦合金、鎳基合金的零件更是如此。但是熱等靜壓不是萬能的，使用不當(dāng)仍然會造成很嚴(yán)重的后果。本文為您解讀熱等靜壓技術(shù)的前世今生，分析熱等靜壓對3D打印零件的影響，總結(jié)了它在應(yīng)用時(shí)的局限性和注意事項(xiàng)。熱等靜壓的工作原理和發(fā)展歷史熱等靜壓（Hot Isostatic Pressing，簡稱HIP）技術(shù)工作原理是將制品放置到密閉的容器中，向容器內(nèi)充惰性氣體，在很高的溫度（通常接近材料的鍛造溫度）和很高的壓力下（通常在100～140MPa），使制品得以燒結(jié)或致密化，如圖1所示。對于金屬材料，熱等靜壓技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)致密化消除缺陷的原因是：在高溫下金屬材料強(qiáng)度極低、塑性極好，有孔洞區(qū)域的金屬受到外界氣體壓力的作用發(fā)生塑性變形，孔洞區(qū)域金屬相互接觸發(fā)生冶金結(jié)構(gòu)使孔洞消失。熱等靜壓的工藝主要參數(shù)有加熱溫度、氣體壓力、保溫時(shí)間和氣體介質(zhì)。材料不同選用的溫度、壓力、保溫時(shí)間都各有很大差異，主要依據(jù)材料固態(tài)相變和高溫時(shí)的強(qiáng)度、塑性選擇工藝參數(shù)。例如，TC4鈦合金熱等靜壓工藝通常是920℃和110～1...
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隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展尤其是化工行業(yè)的技術(shù)改造升級的加快，特種金屬材料在國內(nèi)的應(yīng)用越來越廣泛，尤其是在石油、化工等相關(guān)行業(yè)，對生產(chǎn)設(shè)備的材料也提出了越來越高的防腐要求。鈦及鈦合金中國鈦合金的生產(chǎn)與國外基本同步，但其推廣應(yīng)用要落后一些，尤其是民用。同時(shí)由于近幾年來國外走私鈦材及一些設(shè)備加工企業(yè)的無序競爭，一些不具備生產(chǎn)能力的企業(yè)以及一些中小鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)采用劣質(zhì)材料或以次充好也在一定程度上擾亂了鈦設(shè)備市場，使設(shè)備使用廠家談‘鈦’色變，因此這種狀況也對中國的鈦設(shè)備行業(yè)的發(fā)展起到一定阻礙作用，須引起相關(guān)管理部門的注意，并且也應(yīng)成為正在發(fā)展的其他特材的前車之鑒。1 鈦材的耐腐蝕特點(diǎn)鈦是具有強(qiáng)烈鈍化傾向的金屬，在空氣中和氧化性或中性水溶液中能迅速生成一層穩(wěn)定的氧化性保護(hù)膜，即使因?yàn)槟承┰蚰ぴ馄茐模材苎杆僮詣踊謴?fù)。因此鈦在氧化性、中性介質(zhì)中具有優(yōu)異的耐腐蝕性。由于鈦的巨大鈍化性能，在許多情況下與異種金屬接觸時(shí)，并不加快腐蝕，而可能加快異種金屬的腐蝕。如在低濃度非氧化性的酸中，若將Pb、Sn、Cu或蒙乃爾合金與鈦接觸形成電偶時(shí)，這些材料腐蝕加快，而鈦不受影響。而在鹽酸中，鈦與低碳鋼接觸時(shí)，由于鈦表面產(chǎn)生新生氫，破壞了鈦的氧化膜，不僅引起鈦的氫脆，而且加快鈦的腐蝕，這可能是由于鈦對氫有高度的活性所致。鈦中的含鐵量對某些介質(zhì)中的耐腐蝕性能有影響，鐵增多的原因除原材料的原因外，常常是焊接時(shí)沾污的鐵滲入焊...
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眾所周知，隨著噴氣技術(shù)發(fā)展起來的高溫合金，是一類成份較復(fù)雜、技術(shù)含量很高、對現(xiàn)代航空產(chǎn)生了極大影響的高溫結(jié)構(gòu)材料。如前所述，由于采用現(xiàn)代粉末冶金工藝而發(fā)展起來的粉末冶金高溫合金又把該類材料提高到了一個(gè)全新的水平。粉末冶金高溫合金在航空發(fā)動機(jī)制造，特別是在先進(jìn)發(fā)動機(jī)渦輪盤制造方面已牢牢地確立了自己的優(yōu)勢地位。在這方面，我國技術(shù)基礎(chǔ)還很薄弱，已經(jīng)制約了我國航空噴氣技術(shù)的發(fā)展。 粉末冶金高速鋼是另一個(gè)重要進(jìn)展。例如，核電站熱能主回路控制閥在極為苛刻的條件下工作，需要用高強(qiáng)度、高耐蝕雙相沉淀硬化不銹鋼鍛制。由于體積大，形狀復(fù)雜，成份偏析，開裂等原因，用一般鑄鍛方法無法制造，而采用惰性霧化制粉和熱等靜壓、近凈成形等殃代粉末冶金技術(shù)后，順利地解決了這一難題，制得了無偏析、高性能產(chǎn)品，其中主閥體直徑近1m，單件重量超過了900kg。類似的例子還可以舉出很多，總之，現(xiàn)代粉末冶金技術(shù)可以較大限度地挖掘各類材料性能的潛力，它是制取各種高性能材料和極限條件下工作材料的十分有效的途徑，從而保證或促進(jìn)了一系列高新技術(shù)的發(fā)展。上海藍(lán)鑄特種合金材料有限公司是國內(nèi)領(lǐng)先的合金材料生產(chǎn)商，通過冶煉、鍛造、精密鑄造、粉末冶金工藝，為用戶一站式設(shè)備用材提供終端合金鍛件、型材、鑄件、粉末冶金制品等產(chǎn)品。公司從2005年成立，一直潛心鎳合金、鈷合金材料工藝研究和發(fā)展成型技術(shù)，致力于解決在復(fù)雜環(huán)境中材料增值技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，有著...
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