国内空天动力部门对3D打印材料发展的有哪些期待 - 3D打印技术参考

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。

国内空天动力部门对3D打印材料发展的有哪些期待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

国内空天动力部门对3D打印材料发展的有哪些期待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

国内空天动力部门对3D打印材料发展的有哪些期待3D打印镍基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

国内空天动力部门对3D打印材料发展的有哪些期待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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