国内空天动力部门对3D打印材料发展的有哪些期待
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航空、航天、军工是3D打印的重要应用领域，也是最能发挥3D打印优势的行业。从导弹到火箭，从发动机到卫星，3D打印开辟了结构设计的全新可能性，它在结构减重、强度、传热等方面具有极大的优势。
在一次增材制造的会议中，笔者了解到国内的航空航天部门在3D打印材料的基础研究、典型结构件、方案验证等级别的攻关中均已取得开创性成果。一些前沿的应用包括，歼-15战机前起落架大型整体钛合金支撑框采用3D打印制造，嫦娥四号实现3D打印零件在轨应用，千乘一号卫星主结构是国际首个基于3D打印点阵材料的整星结构等等。
嫦娥四号着陆月球背面
这样的应用案例还有很多，这些成果的取得离不开先进的工艺，也离不开强大的材料。以高温合金为例，在现代先进的航空发动机中，高温合金材料的使用量占发动机总质量的40-60%。目前高品质的粉末材料已基本实现国产自给自足，然而国内空天动力部门却也对国内材料产业发展有自己的一套看法。本期，3D打印技术参考对其进行叙述。
▌空天应用对3D打印材料的需求
●适合3D打印高温合金牌号研发
●批次稳定性和可靠性提升
●多材料复合设计与制备
●成型工艺参数最优化
●力学+热学性能协同优化
3D打印镍基高温合金航空发动机机匣
▌3D打印高温合金研究与应用存在的问题
●高温强度及塑性低，性能稳定性差
●微结构与性能间的本构关系认知浅
●热处理强化机理不同，热处理优化研究不系统
●高温性能数据积累少
●适合3D打印的高温合金材料牌号少，急需研究新牌号
●原材料大量依赖进口，不利于自主可控发展
●3D打印高温合金的标准和规范缺乏
3D打印镍基高温合金航空发动机叶轮
▌3D打印高温合金原材料：需自主可控，国产替代亟待发展
国内现状
●制粉装备多 ●收得率低
●粉末品质较低 ●稳定性差
●缺少规范 ●部件打印主要依赖进口粉
技术问题
●母合金 纯净度 稳定性
●粉末球形度
●粉末流动性 粒度分布 粒度配比
3D打印GH4169火箭发动机预旋喷嘴
END
当前，航空航天和国防工业中的重要工程对3D打印应用的需求在不断增加，高温合金用量在持续稳步增长，高质量低成本的金属粉末制备技术已成为制约金属3D打印深入应用的瓶颈。
从上面的评述也可看出，国内金属3D打印材料的发展问题仍然颇多，核心关键材料和工艺尚需进一步发展，相关的基础性研究也需要大力跟上。
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