碳纖維增強(qiáng)鋁基(AlSi10Mg+20% CF)復(fù)合材料通過3D打印實(shí)現(xiàn)各向異性設(shè)計(jì)。美國密歇根大學(xué)開發(fā)的定向碳纖維鋪放技術(shù),使復(fù)合材料沿纖維方向的導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)220W/m·K,垂直方向?yàn)?5W/m·K,適用于定向散熱衛(wèi)星載荷支架。另一案例是氧化鋁顆粒(Al?O...
鈦合金(尤其是Ti-6Al-4V)因其生物相容性、高比強(qiáng)度及耐腐蝕性,成為骨科植入體和牙科修復(fù)體的理想材料。3D打印技術(shù)可通過精確控制孔隙結(jié)構(gòu)(如梯度孔隙率設(shè)計(jì)),模擬人體骨骼的力學(xué)性能,促進(jìn)骨細(xì)胞生長。例如,德國EOS公司開發(fā)的Ti64 ELI(低間隙元...
金屬3D打印的規(guī)?;瘧?yīng)用亟需建立全球統(tǒng)一的粉末材料標(biāo)準(zhǔn)。目前ASTM、ISO等組織已發(fā)布部分標(biāo)準(zhǔn)(如ASTM F3049針對(duì)鈦粉粒度分布),但針對(duì)動(dòng)態(tài)性能(如粉末復(fù)用性、打印缺陷容忍度)的測試方法仍不完善。以航空航天領(lǐng)域?yàn)槔?,波音公司要求供?yīng)商提供粉末批次的全...
高熵合金(HEA)憑借多主元(≥5種元素)的固溶強(qiáng)化效應(yīng),成為極端環(huán)境材料的新寵。美國HRL實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的CoCrFeNiMn粉末,通過SLM打印后抗拉強(qiáng)度達(dá)1.2GPa,且在-196℃下韌性無衰減,適用于液氫儲(chǔ)罐。其主要主要挑戰(zhàn)在于元素均勻性控制——等離子旋轉(zhuǎn)...
高純度銅合金粉末(如CuCr1Zr)在3D打印散熱器與電子器件中展現(xiàn)獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。銅的導(dǎo)熱系數(shù)(398W/m·K)是鋁的2倍,但傳統(tǒng)鑄造銅部件難以加工微流道結(jié)構(gòu)。通過SLM技術(shù)打印的銅散熱器,可將芯片工作溫度降低15-20℃,且表面粗糙度可控制在Ra<8μm。...
量子點(diǎn)(QDs)作為納米級(jí)熒光標(biāo)記物,正被引入金屬粉末供應(yīng)鏈以實(shí)現(xiàn)全生命周期追蹤。德國BASF公司將硫化鉛量子點(diǎn)(粒徑5nm)以0.01%比例摻入鈦合金粉末,通過特定波長激光激發(fā),可在零件服役數(shù)十年后仍識(shí)別出批次、生產(chǎn)日期及工藝參數(shù)。例如,空客A380的3D打...
碳纖維增強(qiáng)鋁基(AlSi10Mg+20% CF)復(fù)合材料通過3D打印實(shí)現(xiàn)各向異性設(shè)計(jì)。美國密歇根大學(xué)開發(fā)的定向碳纖維鋪放技術(shù),使復(fù)合材料沿纖維方向的導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)220W/m·K,垂直方向?yàn)?5W/m·K,適用于定向散熱衛(wèi)星載荷支架。另一案例是氧化鋁顆粒(Al?O...
量子點(diǎn)(QDs)作為納米級(jí)熒光標(biāo)記物,正被引入金屬粉末供應(yīng)鏈以實(shí)現(xiàn)全生命周期追蹤。德國BASF公司將硫化鉛量子點(diǎn)(粒徑5nm)以0.01%比例摻入鈦合金粉末,通過特定波長激光激發(fā),可在零件服役數(shù)十年后仍識(shí)別出批次、生產(chǎn)日期及工藝參數(shù)。例如,空客A380的3D打...
深空探測設(shè)備需耐受極端溫度(-180℃至+150℃)與輻射環(huán)境,3D打印的鉭鎢合金(Ta-10W)因其低熱膨脹系數(shù)(4.5×10??/℃)與高熔點(diǎn)(3020℃),成為火星探測器熱防護(hù)組件的理想材料。NASA的“毅力號(hào)”采用電子束熔化(EBM)技術(shù)打印鉭鎢推進(jìn)器...
固態(tài)電池的金屬化電極與復(fù)合集流體依賴高精度制造,3D打印提供全新路徑。美國Sakuu公司采用多材料打印技術(shù)制造鋰金屬負(fù)極-固態(tài)電解質(zhì)一體化結(jié)構(gòu),能量密度達(dá)450Wh/kg,循環(huán)壽命超1000次。其工藝結(jié)合鋁粉(集流體)與陶瓷電解質(zhì)(Li7La3Zr2O12)的...
金屬粉末的易燃性與毒性促使全球安全標(biāo)準(zhǔn)趨嚴(yán)。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)發(fā)布ISO 80079-36:2023,規(guī)定3D打印金屬粉末的爆燃下限(LEL)測試方法與存儲(chǔ)規(guī)范(如鈦粉需在氮?dú)夤裰斜4妫?。美國OSHA要求工作場所粉塵濃度低于15mg/m3,推動(dòng)企業(yè)采用濕...
金、銀、鉑等貴金屬粉末通過納米級(jí)3D打印技術(shù),用于高精度射頻器件、微電極和柔性電路。例如,蘋果的5G天線采用激光選區(qū)熔化(SLM)打印的金-鈀合金(Au-Pd)網(wǎng)格結(jié)構(gòu),信號(hào)損耗降低40%。納米銀粉(粒徑<50nm)經(jīng)直寫成型(DIW)打印的透明導(dǎo)電膜,方阻低...
3D打印(增材制造)技術(shù)的快速發(fā)展推動(dòng)金屬材料進(jìn)入工業(yè)制造的主要領(lǐng)域。與傳統(tǒng)鑄造或鍛造不同,3D打印通過逐層堆疊金屬粉末,結(jié)合激光或電子束熔化技術(shù),能夠制造出傳統(tǒng)工藝難以實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)(如蜂窩結(jié)構(gòu)、內(nèi)部流道)。金屬3D打印材料需滿足高純度、低氧含量和良好流...
鈦合金粉末:革新金屬材料,塑造未來工業(yè)新天地 在材料科學(xué)領(lǐng)域中,鈦合金粉末以其獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì),正逐漸帶領(lǐng)著金屬制造行業(yè)的新潮流。作為一種高性能的金屬材料,鈦合金粉末不僅在航空航天、醫(yī)療器械等多個(gè)高精尖領(lǐng)域大放異彩,更在民用產(chǎn)品市場上展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。...
金屬粉末:革新工業(yè)制造的關(guān)鍵素材 在當(dāng)今工業(yè)制造領(lǐng)域,金屬粉末以其獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì),正逐漸成為技術(shù)革新和產(chǎn)業(yè)升級(jí)的關(guān)鍵素材。金屬粉末的應(yīng)用范圍廣泛,從高精尖的航空航天領(lǐng)域到日常生活中的汽車零部件制造,都能見到其身影。金屬粉末的定義與分類 金屬粉末是指尺寸小...
高密度鎢合金粉末因其熔點(diǎn)高達(dá)3422℃和優(yōu)異的輻射屏蔽性能,被用于核反應(yīng)堆部件和航天器推進(jìn)系統(tǒng)。通過電子束熔融(EBM)技術(shù),可制造厚度0.2mm的復(fù)雜鎢結(jié)構(gòu),相對(duì)密度達(dá)98%。但打印過程中易因熱應(yīng)力開裂,需采用梯度預(yù)熱(800-1200℃)和層間退火工藝。新...
在快速發(fā)展的制造業(yè)領(lǐng)域,3D打印金屬粉末正以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),領(lǐng)著一場前所未有的創(chuàng)新變革。作為一種先進(jìn)的制造技術(shù),3D打印金屬粉末通過將精細(xì)的金屬粉末層層疊加,能夠精密地構(gòu)建出復(fù)雜而精細(xì)的金屬部件,為航空航天、醫(yī)療器械、汽車制造等多個(gè)行業(yè)帶來了前所未有的設(shè)計(jì)自由度...
微層流霧化(Micro-Laminar Atomization, MLA)是新一代金屬粉末制備技術(shù),通過超音速氣體(速度達(dá)Mach 2)在層流狀態(tài)下破碎金屬熔體,形成粒徑分布極窄(±3μm)的球形粉末。例如,MLA制備的Ti-6Al-4V粉末中位粒徑(D50)...
高純度銅合金粉末(如CuCr1Zr)在3D打印散熱器與電子器件中展現(xiàn)獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。銅的導(dǎo)熱系數(shù)(398W/m·K)是鋁的2倍,但傳統(tǒng)鑄造銅部件難以加工微流道結(jié)構(gòu)。通過SLM技術(shù)打印的銅散熱器,可將芯片工作溫度降低15-20℃,且表面粗糙度可控制在Ra<8μm。...
鈦合金粉末的主要價(jià)值在于其繼承了鈦合金的優(yōu)異綜合性能,并通過粉末冶金技術(shù)得以充分發(fā)揮。輕質(zhì)”高“強(qiáng)是首要特性,其密度為鋼的60%左右,但比強(qiáng)度(強(qiáng)度/密度比)遠(yuǎn)超絕大多數(shù)鋼和高溫合金,是航空航天結(jié)構(gòu)件減重的理想選擇。優(yōu)越的耐腐蝕性使其能抵抗海水、氯化物及多種酸...
4D打印通過材料自變形能力實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)隨時(shí)間或環(huán)境變化的功能。鎳鈦諾(Nitinol)形狀記憶合金粉末的SLM打印技術(shù),可制造體溫“激”活的血管支架——在37℃時(shí)直徑擴(kuò)張20%,恢復(fù)預(yù)設(shè)形態(tài)。德國馬普研究所開發(fā)的梯度NiTi合金,通過調(diào)控鉬(Mo)摻雜量(0-5%...
增材制造工藝本身的挑戰(zhàn)也與粉末息息相關(guān)。鈦合金,尤其是常用合金如Ti-6Al-4V,在高溫下化學(xué)性質(zhì)活潑,打印過程必須在高純惰性氣體(氬氣)保護(hù)或真空環(huán)境下進(jìn)行,設(shè)備成本高。其熱導(dǎo)率相對(duì)較低,在激光或電子束快速加熱冷卻過程中容易產(chǎn)生較大的溫度梯度和殘余應(yīng)力,導(dǎo)...
盡管鈦合金粉末展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力,其廣泛應(yīng)用仍面臨一系列明顯的挑戰(zhàn)。高昂的成本是首要障礙。從高純度海綿鈦原料的制備,到需要惰性氣體保護(hù)或真空環(huán)境的熔煉與霧化過程(如GA、PREP、PA),再到嚴(yán)格的篩分、處理和包裝要求,整個(gè)生產(chǎn)鏈都涉及大量能源消耗和昂貴設(shè)備...
基于3D打印的鈦合金聲學(xué)超材料正重塑噪聲控制技術(shù)。賓夕法尼亞大學(xué)設(shè)計(jì)的“靜音渦輪”葉片,內(nèi)部包含赫姆霍茲共振腔與曲折通道,在800-2000Hz頻段吸聲系數(shù)達(dá)0.95,使飛機(jī)引擎噪聲降低12分貝。該結(jié)構(gòu)需使用粒徑15-25μm的Ti-6Al-4V粉末,以30μ...
鎳基高溫合金(如Inconel 718、Hastelloy X)是航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片的主要材料。3D打印可制造內(nèi)部冷卻流道等傳統(tǒng)工藝無法實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜結(jié)構(gòu),使葉片耐溫能力突破1000℃。然而,高溫合金粉末的打印面臨兩大難題:一是打印過程中易產(chǎn)生元素偏析(如Al...
3D打印的鈦合金建筑節(jié)點(diǎn)正提升高層建筑抗震等級(jí)。日本清水建設(shè)開發(fā)的X型節(jié)點(diǎn)(Ti-6Al-4V ELI),通過晶格填充與梯度密度設(shè)計(jì),能量吸收能力達(dá)傳統(tǒng)鋼節(jié)點(diǎn)的3倍,在模擬阪神地震(震級(jí)7.3)測試中,塑性變形量控制在5%以內(nèi)。該結(jié)構(gòu)使用粒徑53-106μm粗...
模仿自然界生物結(jié)構(gòu)的金屬打印設(shè)計(jì)正突破材料極限。哈佛大學(xué)受海螺殼啟發(fā),打印出鈦合金多級(jí)螺旋結(jié)構(gòu),裂紋擴(kuò)展阻力比均質(zhì)材料高50倍,用于抗沖擊無人機(jī)起落架。另一案例是蜂窩-泡沫復(fù)合結(jié)構(gòu)——空客A320的3D打印艙門鉸鏈,通過仿生蜂窩設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)比強(qiáng)度180MPa·cm...
量子點(diǎn)(QDs)作為納米級(jí)熒光標(biāo)記物,正被引入金屬粉末供應(yīng)鏈以實(shí)現(xiàn)全生命周期追蹤。德國BASF公司將硫化鉛量子點(diǎn)(粒徑5nm)以0.01%比例摻入鈦合金粉末,通過特定波長激光激發(fā),可在零件服役數(shù)十年后仍識(shí)別出批次、生產(chǎn)日期及工藝參數(shù)。例如,空客A380的3D打...
高純度銅合金粉末(如CuCr1Zr)在3D打印散熱器與電子器件中展現(xiàn)獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。銅的導(dǎo)熱系數(shù)(398W/m·K)是鋁的2倍,但傳統(tǒng)鑄造銅部件難以加工微流道結(jié)構(gòu)。通過SLM技術(shù)打印的銅散熱器,可將芯片工作溫度降低15-20℃,且表面粗糙度可控制在Ra<8μm。...
定制化運(yùn)動(dòng)裝備正成為金屬3D打印的消費(fèi)級(jí)市場。意大利Campagnolo公司推出鈦合金打印自行車曲柄,根據(jù)騎手功率輸出與踏頻數(shù)據(jù)優(yōu)化晶格結(jié)構(gòu),重量減輕35%(280g),剛度提升20%。高爾夫領(lǐng)域,Callaway的3D打印鈦桿頭(6Al-4V ELI)通過內(nèi)...