粘結劑噴射(Binder Jetting)通過噴墨頭選擇性沉積粘結劑,逐層固化金屬粉末,生坯經脫脂(去除90%以上有機物)和燒結后致密化。其打印速度是SLM的10倍,且無需支撐結構,適合批量生產小型零件(如齒輪、齒科冠橋)。Desktop Metal的“Studio System”使用420不銹鋼粉,燒結后密度達97%,成本為激光熔融的1/5。但該技術對粉末粒徑要求嚴苛(需<25μm),且燒結收縮率高達20%,需通過數字補償算法預先調整模型尺寸。惠普(HP)推出的Metal Jet系統已用于生產數百萬個不銹鋼剃須刀片,良品率超99%。316L不銹鋼粉末通過SLM(選擇性激光熔化)技術成型,可生產復雜結構的耐高溫、抗腐蝕工業零件。湖南模具鋼粉末廠家
等離子旋轉電極霧化(PREP)通過高速旋轉金屬電極(轉速20,000 RPM)在等離子弧作用下熔化并甩出液滴,形成高純度球形粉末。該技術尤其適用于鈦、鋯等高活性金屬,粉末氧含量可控制在500ppm以下,衛星粉比例<0.05%。俄羅斯VSMPO-AVISMA公司采用PREP制備的Ti-6Al-4V粉末,平均粒徑45μm,用于波音787機翼鉸鏈部件,疲勞壽命較傳統氣霧化粉末提升30%。然而,PREP的產能限制明顯(每小時5-10kg),且電極制備成本高昂(鈦錠損耗率20%)。較新進展中,中國鋼研科技集團開發多電極同步霧化技術,將產能提升至30kg/h,但設備投資超1500萬美元,限為高級國用領域。吉林冶金粉末咨詢鎳基高溫合金粉末通過3D打印可生成耐1200℃極端環境的航空發動機燃燒室部件。
通過納米包覆或機械融合,金屬粉末可復合陶瓷/聚合物提升性能。例如,鋁粉表面包覆10nm碳化硅,SLM成型后抗拉強度從300MPa增至450MPa,耐磨性提高3倍。銅-石墨烯復合粉末(石墨烯含量0.5wt%)打印的散熱器,熱導率從400W/mK升至580W/mK。德國Nanoval公司的復合粉末制備技術,利用高速氣流將納米顆粒嵌入基體粉末,混合均勻度達99%,已用于航天器軸承部件。但納米添加易導致激光反射率變化,需重新優化能量密度(如銅-石墨烯粉的激光功率需提高20%)。
金屬粉末的市場前景與挑戰 隨著全球工業制造的不斷升級,金屬粉末市場需求持續增長。特別是在新能源汽車、航空航天等制造業的推動下,金屬粉末行業將迎來更加廣闊的發展空間。然而,行業也面臨著技術創新、環境保護和市場競爭等多重挑戰。如何提升粉末制備的技術水平、降低生產成本并減少環境污染,將是未來金屬粉末行業發展的關鍵。 金屬粉末作為一種高性能、多功能的工業原材料,正帶領著制造業的技術革新和產業升級。隨著制備技術的不斷進步和應用領域的拓展,金屬粉末必將在未來的工業制造中發揮更加重要的作用。金屬粘結劑噴射成型技術(BJT)通過逐層粘接和后續燒結實現近凈成形制造。
高密度鎢合金粉末因其熔點高達3422℃和優異的輻射屏蔽性能,被用于核反應堆部件和航天器推進系統。通過電子束熔融(EBM)技術,可制造厚度0.2mm的復雜鎢結構,相對密度達98%。但打印過程中易因熱應力開裂,需采用梯度預熱(800-1200℃)和層間退火工藝。新研究通過添加1% Re元素,將抗熱震性能提升至1500℃急冷循環50次無裂紋。全球鎢粉年產能約8萬噸,但適用于3D打印的球形粉末(粒徑20-50μm)占比不足5%,主要依賴等離子旋轉電極霧化(PREP)技術生產。同步輻射X射線成像技術被用于實時觀測金屬3D打印過程中的熔池動態行為。陜西鈦合金粉末咨詢
粉末冶金多孔材料憑借可控孔隙結構在過濾器和催化劑載體領域應用廣闊。湖南模具鋼粉末廠家
AlSi10Mg鋁合金粉末在汽車和航天領域都掀起了輕量化革新。其密度為2.68g/cm3,通過電子束熔融(EBM)技術成型的散熱器、衛星支架等部件可減重30%-50%。研究發現,添加0.5%納米Zr顆粒可細化晶粒至5μm以下,明著提升抗拉強度至450MPa。全球帶領企業已推出低孔隙率(<0.2%)的改性鋁合金粉末,配合原位熱處理工藝使零件耐溫性突破200℃。但需注意鋁粉的高反應性需在惰性氣體環境中處理,粉末回收率控制在80%以上才能保證經濟性。