升華三維3D打印材料鎢合金顆粒，探索鎢金屬設計可行性

說到金屬鎢，大家的第一反應大多會是“燈泡里那根會發(fā)光的燈絲”，其實不然，鎢既被用于制造硬質合金，號稱“工業(yè)的牙齒”，也被用于制造純鎢制品或鎢合金，稱為戰(zhàn)爭金屬之王。鎢在軍事上的廣泛用途決定了其作為一個國家的戰(zhàn)略資源地位，鎢被歐盟認定是14種關鍵原材料之一，在美國國家風險清單中鎢的地位也很高，都是被嚴格限制出口的材料之一。



鎢材料簡介

鎢的熔點是所有金屬元素中最高的，密度(19.3 g/cm3)很高，鎢的硬度也很高，如碳化鎢的硬度則與金剛石接近。此外，鎢還具有良好的導電性和導熱性，較小的膨脹系數(shù)等特性，因而被廣泛應用到合金、電子、化工等領域，其中硬質合金是鎢最大的消費領域。

鎢金屬是典型的難熔金屬，難成形材料，也難以通過金屬3D打印技術進行加工。鎢金屬的傳統(tǒng)制造工藝是將碳化鎢粉末壓制成所需的形狀，然后通過燒結工藝提高零件的強度和密度。目前市面上少量企業(yè)通過基于粉末床工藝的電子束熔化（EBM）和選區(qū)激光熔化（SLM）3D打印技術在探索純鎢以及鎢合金的制造，這兩種技術均為直接金屬3D打印技術。

升華三維首創(chuàng)的“3D打印+粉末冶金”相結合的金屬·陶瓷間接3D打印技術——粉末擠出打印技術（PEP），能夠在無模具的情況下將鎢金屬粉末成型，然后再結合傳統(tǒng)的脫脂燒結等工藝進行后處理，獲得最終的強度。該間接3D打印技術的應用，不僅能夠節(jié)省模具制造時間與成本，還能夠實現(xiàn)更為復雜的零部件設計，提升零部件的附加值。



△PEP技術工藝流程

由升華三維推出的金屬3D打印材料——鎢合金顆粒料（UPGM-96WNIFE），是一種金屬聚合物復合材料，呈灰色，粒徑在8-14目的近球形顆粒，可用于生產鎢合金的部件。與以往涉及到的鎢合金3D打印粉末所不同的是，這種鎢合金材料是采用的是PEP技術。通過升華三維3D打印機逐層快速打印出預設的模型生坯，然后經過脫脂和燒結工藝，得到最終致密的金屬部件。


△3D打印材料—鎢合金顆粒料


△鎢合金樣品展示

打印好的鎢合金部件具有超高的密度、硬度，良好的光澤度和質感，延展性及導熱性好，電性能優(yōu)良，抗拉強度高，吸收射線能力強。主要應用于航空航天、軍事國防、核工業(yè)、工業(yè)制造及飾品等領域。



△燒結件力學性能

除了開發(fā)鎢合金3D打印材料，升華三維還提供硬質合金零件的3D打印服務，希望幫助應用端探索鎢金屬的全新設計可行性。升華三維正在推進的鎢合金間接3D打印技術，是否將為鎢合金應用領域帶來高速以及更低成本的批量生產解決方案，讓我們拭目以待。