高强度合金蕴藏巨大潜力

几千年来,人类一直利用青铜和钢铁等合金来提升部件和工具的机械性能与强度。
在增材制造行业中,高强度合金作为 AlSi10Mg 和 Ti6Al4V 等成熟标准材料的替代品,展现出巨大的潜力。
除航空领域已验证的铝基合金 A205 外,爱卡 TLS 还推出了高强度钛合金 Ti6242、Ti6246 和 Ti-5553。
爱卡功能应用部的 Dr. Ulrich Schmidt 和 Dr. Moritz Roscher 阐述了我们在增材制造领域扩展高强度铝基和钛基合金产品组合的重点方向:
Schmidt:“自从收购英国 Aluminum Materials Technologies Ltd (AMT) 后,我们成功地将自己定位为增材制造市场上 A20X 的开发商和供应商。A20X 是一种轻质铝基粉末,源自已获航空认证 (MMPDS) 的 A205 合金。”
由于激光选区熔化 (LPBF) 是应用最广泛的增材制造工艺之一,因此开发可与 LPBF 工艺兼容的高强度铝合金,对我们来说是合乎逻辑的选择。但问题在于,传统高强度铝合金容易发生热裂纹,且整体工艺适应性差,这使得在 LPBF 工艺中应用高强度铝合金一直面临挑战。
Roscher 表示:“借助 A20X,我们成功开发出了解决方案。”A20X 独特的化学组成中含有陶瓷 TiB₂ 颗粒,它们能够改变凝固机制,从而形成完全细化的显微组织。“这种材料不会发生凝固裂纹,并且可以在任何商用 LPBF 设备上进行加工。”


上图展示的是一辆方程式学生赛车的部件。
该部件特意采用 A20X 粉末打印,因为这种材料具有卓越的机械性能,使其能够作为关键部件使用,尤其适用于车轮支架。
也可采用其它增材制造技术进行加工
我们目前正全力推进 A20X 在其它增材制造技术中的加工应用。
目前,LPBF 仍是 A20X 的主要加工方式。
然而,在可行性研究中,A20X 已被成功应用于基于激光的 DED(定向能量沉积) 工艺。
专家们表示:“我们正在积极推动 A20X 在 DED 应用中的使用,因为我们坚信其性能同样非常适合这一领域。”
对于增材制造用户而言,成本和可回收性依然是关键因素。
我们正在探索各种可能性,以降低 3D 打印零件的最终成本,并充分发挥每一种增材制造系统的最佳性能。
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” „我们的材料特性使生产结束后的剩余材料能够被再次利用。” |
Dr. Moritz Roscher |
Schmidt 和 Roscher 均确认,A20X 粉末在满足关键参数要求的前提下是可重复使用的,这些关键参数包括氧含量的控制以及在 LPBF 工艺中脆性颗粒的去除。
目前尚无通用性指南,因为必须综合考虑整个具体的打印工艺。关于剩余 A20X 粉末再利用的科研项目表明,存在诸如 FAST 工艺 等成功的回收方式,可有效实现该材料的循环利用。


爱卡的高性能钛合金
“在铝合金方面,爱卡的优势是广为人知的 A20X 合金,一种已获得航空认证的独特材料。
在 Formnext 展会上,我们首次展示了高强度钛合金,例如 Ti-5-5-5-3、Ti-6-2-4-2 和 Ti-6-2-4-6,它们以卓越的机械性能而著称。
”Schmidt 和 Roscher 表示。
钛合金往往需要复杂的铸造和热机械处理工艺,才能获得某些关键应用所需的高强度。凭借自身优势,激光选区熔化 (L-PBF) 依然是能够利用商用钛合金生产出这些备受青睐的高强度、热稳定 3D 打印零件的关键技术之一。
凭借数十年在生产纯净球形及不规则铝粉、锌和铜基金属粉末以及多种钛合金方面的经验,爱卡已成为增材制造行业值得信赖且经验丰富的供应商。


产能扩张规划中
据业内人士透露,尽管市场环境艰难,全球范围内普遍存在价格大幅波动、供应链不稳和原材料短缺等问题,但金属粉末业务板块依然受益于增材制造行业高于平均水平的增长。为跟上这一不断增长的市场需求,爱卡已开始考虑扩大其增材制造用粉末的产能。
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