金属增材制造技术解读

发布时间：2017-05-04 作者：e-works黄菊锋来源：e-works

关键字：金属增材制造技术增材制造

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金属增材制造作为增材制造技术最重要的一个分支，近年来随着3D打印技术的迅速发展，也取得了极大的进展。本文将对金属增材制造技术进行全面的梳理。

5、金属增材制造材料

当前，金属增材制造的加工材料主要包括钛合金、镍合金、钢、铝合金和镁合金等。

1.钛合金

钛合金是增材制造技术中率先被广泛研究和应用的合金材料，具有密度低、比强度高(目前金属材料中最高)、耐腐蚀性、高温力学性能优良及生物相容性等特点。钛合金最典型的是Ti-6Al-4V(TC4)钛合金，适合于激光束或电子束快速成形工艺，主要应用于航空工业中的框架、梁、接头、叶片等部件上。不过，由于钛及钛合金也有其自身的劣势，如应变硬化指数低、耐磨性差等，因此基于Re（熔点高）、Ｎi（具有磁性和良好可塑性）等材料的新型钛基合金材料Re-Ti、Ni-Ti等也越来越多的被开发出来。

2.镍合金

镍合金是高温合金的一种，是以镍为基添加适宜的元素，能在600℃以上的高温及一定应力环境下长期工作的一类金属材料，具有耐高温性、良好的的抗热腐蚀和抗氧化性能等，主要用于高性能发动机。

Inconel 718合金是镍基高温合金中应用最早的一种，在增材制造行业市场中，已被当作典型材料用于加工服务。Inconel 625和Inconel 738是该系列中另外两种被重点研究和应用的材料。

3.钢

钢是合金材料中最大的一个分支。在增材制造技术发展史上，钢是被广泛应用的重要材料，可细分为不锈钢、高强钢和模具钢。不锈钢具有耐化学腐蚀、耐高温和力学性能良好等特性，其粉末成型性好、制备工艺简单且成本低廉，如最先用于激光成形研究的304和316奥氏体不锈钢粉末（及其低碳钢种），如今已成为增材制造市场上典型的加工材料。还包括二次硬化型超高强度钢Aermet 100钢以及H13、M2等模具钢也广泛的应用于增材制造行业内。

4.铝合金

铝合金的熔点较低，快速熔凝过程中温度梯度相对较小，容易加工成型且成形件不易变形开裂，但是易氧化、具有高反射性和导热性等特性。目前对于铝合金更多的是基于SLM的研究与应用，如通过使用Alsi12合金粉末激光成形修复ZL104合金和7050铝合金，修复部位的力学性能甚至超过基体合金；采用SLM工艺进行AlSi10Mg合金粉末成形获得了较好组织结构的铝合金部件。　

5.镁合金

镁合金作为最轻的结构合金，由于其特殊的高强度和阻尼性能，在诸多应用领域镁合金具有替代钢和铝合金的可能。例如镁合金在汽车以及航空器组件方面的轻量化应用，可降低燃料使用量和废气排放。此外，镁合金具有原位降解性并且其杨氏模量低，强度接近人骨，优异的生物相容性，在外科植入方面比传统合金更有应用前景。

6.其它合金

除了以上合金材料，还包括硬质合金、钴铬合金、以及Cu-Su、WNi、Ni-Al和Nb-Ti-Si等金属间化合物材料和一些梯度材料。

硬质合金以难熔金属碳化物为基，钴或镍等作粘结金属，用粉末冶金方法制得的合金材料，一般很难用传统加工手段获得。钴铬合金是钴基合金中的一种，具有优良的耐腐蚀和力学性能。根据添加合金元素的不同又分为 CoCrW和CoCrMo合金两大类，广泛用于工业领域和医学领域。

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