拉伸強(qiáng)度超過520MPa，眾遠(yuǎn)新材料推出高強(qiáng)度3D打印鋁合金

導(dǎo)讀：2020年3月19日，南極熊獲悉，眾遠(yuǎn)新材料近日發(fā)布了自主研發(fā)的3D打印用超高強(qiáng)度鋁合金粉末，命名為ZYHA-1。檢測(cè)數(shù)據(jù)顯示，使用這種材料3D打印的鋁合金測(cè)試件室溫拉伸強(qiáng)度穩(wěn)定在520MPa以上，屈服強(qiáng)度穩(wěn)定在480MPa以上，延伸率穩(wěn)定之在8%以上。

△眾遠(yuǎn)新材料發(fā)布的3D打印高強(qiáng)度鋁合金粉末ZYHA-1

△拉伸測(cè)試數(shù)據(jù)，拉伸強(qiáng)度穩(wěn)定在520MPa以上

全球鋁合金粉末市場(chǎng)

近幾年，隨著鋁合金3D打印技術(shù)不斷突破，其在航空航天、汽車等領(lǐng)域的應(yīng)用也逐漸爆發(fā)出來。2019年SmarTech發(fā)布了一份關(guān)于鋁合金3D打印機(jī)會(huì)的市場(chǎng)跟蹤和預(yù)測(cè)報(bào)告，該報(bào)告稱2018年鋁合金粉末的出貨量增長(zhǎng)43％，占到3D打印金屬粉末的近10％。

圖源：SmarTech

鋁合金材料具有密度輕、彈性好、比剛度和比強(qiáng)度高等一系列優(yōu)良特性，傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的鋁合金工件已經(jīng)被廣泛采用，當(dāng)與3D打印技術(shù)結(jié)合之后，鋁合金材料能夠進(jìn)一步發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。

然而，鋁合金粉末材料在生產(chǎn)、制備的過程中，存在著一系列的技術(shù)難題。相比鈦合金、不銹鋼等材料，鋁合金的3D打印研究和應(yīng)用在近十年來才獲得較快的發(fā)展。

3D打印鋁合金粉末應(yīng)用現(xiàn)狀

傳統(tǒng)常用的增材制造鋁合金粉末材料只有AlSi10Mg、AlSi7Mg等幾種材料，均是基于傳統(tǒng)的鑄造鋁合金改性發(fā)展而來的打印牌號(hào)，打印件性能室溫拉伸強(qiáng)度很難達(dá)到400MPa以上，無法滿足航空、航天領(lǐng)域的需求。

△空客采用Scalmalloy鋁合金材料 3D打印的A320飛機(jī)隔斷結(jié)構(gòu)（圖源：網(wǎng)絡(luò)）

在國(guó)外，空客公司針對(duì)航空用鋁合金零件增材制造需求，開發(fā)出一種增材制造專用高強(qiáng)鋁合金粉末材料Scalmalloy，根據(jù)2018年的報(bào)道該材料室溫拉伸強(qiáng)度達(dá)到500MPa以上，為國(guó)際領(lǐng)先水平，已經(jīng)應(yīng)用于A320飛機(jī)機(jī)艙結(jié)構(gòu)零件的增材制造�？湛凸�司也使用高強(qiáng)鋁合金在量產(chǎn)加工A350的艙門鎖定軸，在實(shí)現(xiàn)減重的同時(shí)也大大降低了部件加工成本，充分發(fā)揮了高強(qiáng)鋁合金材料和工藝性能的優(yōu)勢(shì)。

此外，3D打印鋁合金在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用潛力也是非常巨大，下圖為福特公司使用鋁合金3D打印的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)歧管。不但可以保證強(qiáng)度，而且可以大幅減重。

△福特公司使用鋁合金3D打印的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)歧管（圖源：網(wǎng)絡(luò)）

國(guó)內(nèi)粉末廠商取得突破

據(jù)南極熊了解，國(guó)內(nèi)的3D打印金屬粉末廠商，一直在鋁合金材料方面進(jìn)行攻關(guān)。其中寧波眾遠(yuǎn)新材料是一家典型代表，他們聯(lián)合國(guó)內(nèi)多所研發(fā)機(jī)構(gòu)，重新設(shè)計(jì)材料成分，并充分考慮材料打印過程中的應(yīng)力控制，綜合考慮為了批量應(yīng)用的成本問題，經(jīng)過了一年多的攻關(guān)成功研制出了一種高強(qiáng)鋁合金粉末材料ZYHA-1。

△眾遠(yuǎn)新材料發(fā)布的3D打印高強(qiáng)度鋁合金粉末ZYHA-1

眾遠(yuǎn)新材料負(fù)責(zé)人告訴南極熊：“ZYHA-1是完全國(guó)產(chǎn)自主開發(fā)的3D打印用高強(qiáng)鋁合金粉末材料，3D打印力學(xué)性能穩(wěn)定、應(yīng)力小、打印部件顯微組織均勻，相比同類高強(qiáng)鋁合金粉末打印后存在更少的微裂紋，抗疲勞性能優(yōu)異、是一種綜合性能優(yōu)異的高強(qiáng)鋁合金粉體，且使用成本低于進(jìn)口同類產(chǎn)品。”

△眾遠(yuǎn)新材料的鋁合金件拉伸測(cè)試

△打印態(tài)的金相組織

△熱等靜壓+熱處理后的金相組織

使用眾遠(yuǎn)新材料研發(fā)的鋁合金粉末，可以適配國(guó)內(nèi)不同型號(hào)的3D打印機(jī)，3D打印出的拉伸試樣經(jīng)過第三方機(jī)構(gòu)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果顯示“成型零件室溫拉伸強(qiáng)度達(dá)到520MPa以上，屈服強(qiáng)度達(dá)到480MPa以上，延伸率達(dá)到8%以上�！�

△ZYHA-1的粉體指標(biāo)

此外，眾遠(yuǎn)新材料的技術(shù)團(tuán)隊(duì)通過不斷攻關(guān)，突破了鋁合金的流動(dòng)性難題，ZYHA-1 打印粉體霍爾流速100s以內(nèi)。這說明鋁合金粉末具有很好的流動(dòng)性，可以提高打印過程中鋪粉的效率，并且讓鋪粉效果更好。

【ZYHA-1】的流動(dòng)性

【D10:23μm，D50:36μm，D90:56μm】

除了打印出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的拉伸試樣之外，眾遠(yuǎn)新材料還進(jìn)行了更進(jìn)一步的打印測(cè)試，成功打印出參數(shù)化結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的抗蛇形減震座。

△使用眾遠(yuǎn)新材料的高強(qiáng)鋁合金3D打印的抗蛇形減震座

南極熊相信，隨著鋁合金3D打印材料、成型工藝的不斷進(jìn)步，將會(huì)快速追趕鈦合金、不銹鋼、高溫合金等主流3D打印材料，成為金屬增材制造領(lǐng)域中新的增長(zhǎng)機(jī)會(huì)，我們期待未來在航空航天、汽車等工業(yè)領(lǐng)域，見到越來越多我們中國(guó)生產(chǎn)的原材料。

國(guó)內(nèi)金屬3D打印粉末廠商
空客公司針對(duì)航空用鋁合金零件增材制造需求，開發(fā)出一種增材制造專用高強(qiáng)鋁合金粉末材料Scalmalloy。下面是其詳細(xì)參數(shù)：
1_190704_Scalmalloy_Extended Datasheet.pdf (614.66 KB, 下載次數(shù): 431)

2020-3-20 08:58 上傳

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