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1 # 使用者3916226558564
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2 # 使用者5524264373265
鋼 (碳素鋼、低合金鋼和高合金鋼 (不鏽鋼和耐熱鋼))受壓元件用鋼應符合GB150中4.材料章的要求
有色金屬(指鋁、鈦、銅、鎳及其合金)
非金屬(玻璃陶瓷)
複合材料(如鈦材)等
鋼 (碳素鋼、低合金鋼和高合金鋼 (不鏽鋼和耐熱鋼))受壓元件用鋼應符合GB150中4.材料章的要求
有色金屬(指鋁、鈦、銅、鎳及其合金)
非金屬(玻璃陶瓷)
複合材料(如鈦材)等
按照材料種類劃分,3D列印金屬材料可以分為鐵基合金、鈦及鈦基合金、鎳基合金、鈷鉻合金、鋁合金、銅合金及貴金屬等。
鐵基合金是3D 列印金屬材料中研究較早、較深入的一類合金,較常用的鐵基合金有工具鋼、316L 不鏽鋼、M2 高速鋼、H13 模具鋼和15-5PH 馬氏體時效鋼等。鐵基合金使用成本較低、硬度高、韌性好,同時具有良好的機械加工性,特別適合於模具製造。3D列印隨形水道模具是鐵基合金的一大應用,傳統工藝異形水道難以加工,而3D列印可以控制冷卻流道的佈置與型腔的幾何形狀基本一致(圖2),能提升溫度場的均勻性,有效降低產品缺陷並提高模具壽命。
鈦及鈦合金以其顯著的比強度高、耐熱性好、耐腐蝕、生物相容性好等特點,成為醫療器械、化工裝置、航空航天及運動器材等領域的理想材料。然而鈦合金屬於典型的難加工材料,加工時應力大、溫度高,刀具磨損嚴重,限制了鈦合金的廣泛應用。而3D列印技術特別適合鈦及鈦合金的製造,一是3D列印時處於保護氣氛環境中,鈦不易與氧、氮等元素髮生反應,微區區域性的快速加熱冷卻也限制了合金元素的揮發;二是無需切削加工便能製造複雜的形狀,且基於粉材或絲材材料利用率高,不會造成原材料的浪費,大大降低了製造成本。目前3D列印鈦及鈦合金的種類有純Ti、Ti6A14V(TC4)和Ti6A17Nb,可廣泛應用於航空航天零件(圖3)及人工植入體(如骨骼,牙齒等)。
鎳基合金是一類發展最快、應用最廣的高溫合金,其在650~1000°C 高溫下有較高的強度和一定的抗氧化腐蝕能力,廣泛用於航空航天、石油化工、船舶、能源等領域。例如,鎳基高溫合金可以用在航空發動機的渦輪葉片與渦輪盤。常用的3D列印鎳基合金牌號有Inconel 625、Inconel718及Inconel 939等。
鈷基合金也可作為高溫合金使用,但因資源缺乏,發展受限。由於鈷基合金具有比鈦合金更良好的生物相容性,目前多作為醫用材料使用,用於牙科植入體和骨科植入體的製造。目前常用的3D 列印鈷基合金牌號有Co 212、Co 452、Co 502和CoCr28Mo6等。
鋁合金密度低,耐腐蝕效能好,抗疲勞效能較高, 且具有較高的比強度、比剛度, 是一類理想的輕量化材料。3D 列印中使用的鋁合金為鑄造鋁合金, 常用牌號有AlSi10Mg、AlSi7Mg、AlSi9Cu3 等。南韓通訊衛星Koreasat-5A及Koreasat-7 使用了SLM製造的AlSi7Mg輕量化部件(圖4),不僅由原來的多個零件合成一個整體制造,零件重量比原設計降低22%,製造成本降低30%,生產週期縮短1—2個月。
其他金屬材料如銅合金、鎂合金、貴金屬等需求量不及以上介紹的幾種金屬材料,但也有其相應的應用前景。