点击上方「增材制造技术前沿」快速关注专注于3D打印技术硬知识分享 近日，西北工业大学联合日本大阪大学在激光选区熔化（SLM）制备铝基复合材料领域取得新突破，采用SiC纳米颗粒增强铝基材料，在SLM过程中原位生成纳米Si颗粒和Al4C3纳米相，使得材料延展性和强度有了大幅度同步提升。相关研究成果发表于材料科学领域顶级期刊《Materials Science and Engineering: A》（中科院1区Top期刊），西北工业大学的李金山和陈彪教授为论文通讯作者，日本大阪大学焊接研究所的研究人员参与工作。这项研究工作得到了国家自然科学基金(52071269;51901183)和重庆自然科学基金(CSTB2022NSCQ-MSX0945;cstc2021jcyj-jqX0032)等项目的资助。 原文链接:https://doi.org/10.1016/j.msea.2022.144552 铝及其合金因其低成本、低密度、高比强度、高导热性和优异的耐腐蚀性而备受关注，是用途最多、最经济和最具吸引力的金属材料。截至目前，铝合金在结构材料中的应用量仅次于钢。与钢相比它的强度相对较低，因此铝合金的应用被大幅限制。通过添加强化颗粒制备复合材料是提高铝合金强度最有效的方法之一。然而大多研究表明通过添加颗粒强化铝合金通常会造成延展性的严重降低，限制了高性能铝基复合材料的发展。铝基复合材料延展性的降低诱因很多，如强化团聚、强化相与基体结合不良等。然而，在铝及铝合金中增强颗粒主要位于晶界和初级粉末边界，这加剧了应力集中并导致在变形过程中的早期断裂。为避免这一问题，研究者提出在选区激光熔化（SLM）过程中通过化学反应原位实现铝基复合材料中纳米增强相在材料晶粒内部的强化。因此研究人员选择SiC纳米颗粒作为增强材料，以促进它和Al的原位反应。对复合材料的微观结构和力学性能与放电等离子烧结（SPS）制备的复合材料进行对比。实验原料采用SiC纳米颗粒（60nm）和Al粉末（15-53μm），按照不同的体积比例进行均匀混合，SiC含量分别为0.2%、0.4%、0.6%。分别采用SLM和SPS工艺进行样品制备。SPS制备样品是在5Pa的真空状态下进行，烧结温度为530℃，30分钟的保温时间。同时采用相同的工艺参数分别制备了纯Al样品。对它们进行拉伸性能及微观组织的测试。图1是SPS和SLM制备的SiC/Al复合材料示意图以及变形过程中微观组织结构的形成。 图1 SPS和SLM制备SiC/Al复合材料示意图以及变形过程中微观组织结构形成和与位错相互作用方面的差异 研究结果发现通过SPS制备的复合材料中只有一个SiC峰。主要因为SPS是固相烧结，因此SiC纳米颗粒保留在SiC/Al复合材料中。相比之下SLM制备的复合材料中没有SiC峰，相反存在Si峰和Al4C3峰，因此在SLM过程中引入的SiC纳米颗粒与熔池中的Al反应生成Si和Al4C3。TEM表明SiC纳米颗粒保留在SPS-0.6SiC/Al的原始粉末边界，尺寸与原始SiC纳米颗粒的尺寸相似。SLM-0.6SiC/Al中的Al晶粒内部存在大量纳米颗粒（~28nm）。根据HRTEM图像中显示的特征晶格条纹，这些纳米颗粒是Si颗粒。此外还存在一些棒状结构，通过快速傅里叶变换表明为Al4C3纳米相，TEM分析与拉曼光谱分析结果一致（图2和3）。图2 通过SLM和SPS制备的0.6SiC/Al复合材料的拉曼光谱 SPS制备的样品呈现等轴晶粒，晶粒尺寸大致相似，这在SPS材料中很常见（图3a-d）。相比之下，SLM样品表现出完全不同的晶粒形貌（图3e-n）。在垂直于建造方向的表面，SLM-Al的微观结构由许多环形特征组成，随着SiC添加量的增加，这些特征越来越不明显。添加的SiC纳米颗粒扰乱了凝固特性，因此抑制了环状组织形成。另一方面，所有SLM样品表面都呈现与打印方向平行的柱状晶粒。值得注意的是由于与打印方向平行的表面具有拉长的晶粒形貌，因此这个平面的平均晶粒尺寸难以统计，垂直于打印方向的表面平均晶粒尺寸大致相似约9~10μm（图3）。 图3 通过（a-d）SPS和（e-n）SLM制备的样品EBSD图像：（a，e，j）纯铝；（b、f、k）0.2SiC/Al；（c、g、m）0.4SiC/Al；（d，h，n）0.6SiC/Al。GS代表晶粒尺寸 图4 （a-b）SPS和（c-f）SLM制备的0.6SiC/Al复合材料TEM图像，（b，d）分别为a和c中黄色方框中的HRTEM图像。（f）e中黄色方框中的快速傅里叶变换（FFT）图像。PPB代表原始粉末边界 SiC/Al复合材料和纯铝的拉伸应力-应变曲线表明了SPS样品比SLM样品表现出更好的延展性。通过SPS制备的样品随着强度的提升延展性呈现下降趋势。而通过SLM制备的SiC/Al复合材料中不存在这种关系，强度和延展性都随着SiC增强相数量的增加而增加。以SLM-0.6SiC/Al为例，与SLM-Al相比，强度和延性分别提高了53%和19%。另一方面，SPS-0.6SiC/Al的强化效果仅为13%，并且延展性降低了30%。总的来说与SPS工艺相比，SLM制备的复合材料中纳米增强相的引入不仅提升了材料的延展性，而且提供了更高的强化效果（图5）。这项研究工作与已发表的研究工作相比，强化效率得到大幅度提升，其中空心符号和实心符号分别表示用陶瓷颗粒和纳米碳材料增强的铝基复合材料（图6）。 图5（a）SPS和（b）SLM制备样品的拉伸应力-应变曲线 图6这项工作与已发表工作的强化效率比较，HE、HP、HPT、HR分别代表热挤压、热压、高压扭转和热轧 总之在SLM制备SiC/Al复合材料过程中，SiC纳米颗粒在熔池中与Al反应，原位生成纳米相（Si和Al4C3）。生成的Si和Al4C3都位于Al晶粒内部，这些晶粒内的纳米相不仅有效地增强复合材料强度，而且赋予复合材料更高的延展性。与SLM制备纯铝相比，SLM-0.6SiC/Al的强度强化效果可以提升53%，延展性提升19%。这项研究为避免铝基复合材料的延展性降低提供了一种新的策略。 论文引用：Jie Wan, Huarui Geng, Biao Chen, Jianghua Shen, Katsuyoshi Kondoh, Jinshan Li, Evading ductility deterioration in aluminum matrix composites via intragranulation of nano-reinforcement by reactive selective laser melting, Materials Science & Engineering A, 863 (2023) 144552注：欢迎加入硕博千人交流QQ群（248112776）

Markforged是知名的采用FDM技术3D打印纤维复合材料和金属材料的领导者。其可成型材料包短切与长纤纤维增强尼龙、ULTEM™ 9085等高性能复合材料以及不锈钢、高温合金、铜等金属材料。这两种类型的3D打印机使Markforged在该领域取得了巨大成功。 据3D打印技术参考了解，Markforged的产品已部署在70个国家的1.5万家工厂。在整个产品开发周期中，从研发到售后维修，该公司已经打印了超过1000万个零件。自成立以来，Markforged拥有经过验证的运营模式和强劲的增长记录，并在2020年创造了约7000万美元的收入。 Markforged推出的3D打印设备 自2021年公司上市以来，Markforged从主打连续纤维制造的概念逐步转型，并形成了自己的生态平台Digital Forge，旨在提供稳定的高质量工业水准生产能力，规避现有供应链委外的不便。期间经过研发和收购，该公司从设备、软件到材料以及平台建设具有极大改进。Digital Forge平台是为现代制造商提供的工业级增材制造平台，使客户能够通过软件的敏捷性来改变工业流程，由硬件、软件和材料组成，在一个统一的平台上无缝协作。该平台为无缝且安全的集成到用户现有的制造生态系统而准备，并消除设计和功能部分之间的繁琐的沟通步骤。采用Digital Forge技术的公司可节省大量的时间成本和物流成本来获得立竿见影的效益。通过该平台，用户可以培养出一支专业的增材技术团队，并通过更灵活、更高效的供应链推动长期竞争优势。 Markforged 3D打印的高性能复合材料和金属材料 中国作为Markforged的重要市场，为帮助用户更好的体验旗下产品的增材生态，该公司将于春季举办线下系列活动，诚挚邀请行业内外的朋友一同从多角度参观Markforged的Digital Forge平台。通过开放日，用户将全面体会到软件-硬件-材料-服务四位一体的Digital Forge平台所能带来的价值体验。 开放日体验 01参观当前打印机阵容02展示当前的材料产品(PLA、复合材料、金属和新材料)03高光软件(Eiger，Blacksmith，3D打印力学仿真)04MFU和客户成功计划的优势05领取Eiger平台live demo-打印的样品零件 活动时间地点 2月22号 下午2:30 大连 3月02号 下午2:30 北京 3月24号 下午2:30 上海 3月24号 下午2:30 东莞 活动注册 填写后请等待审核结果 现场演示 软件-硬件-材料 在现场，除了材料和设备，Markforged工程师将现场展示简单的操作流程：串联设备，材料和软件制做理想的稳定，高强度打印零件。 隐藏环节 每场活动都会设有隐藏环节，如：邀请地区典型客户分享，或新产品发布（FX20,PX100等等）期待您莅临现场挖掘。 重要看点1. 软件——Blacksmith 2021年3月，Markforged推出了业界第一个用于数字制造的自动控制软件，用强大的人工智能连接零件设计、生产和检测。这是一个用于检查和分析3D打印部件外部和内部的自动化解决方案。它取代了通常不可靠、昂贵和耗时的人工打印后检查过程。保证每一个打印的零件每次都有相同的质量，而且在有支持Blacksmith的X7打印机的地方都有相同的质量，不需要在每个地方都配备专业的技术人员。 2. 软件——仿真通过仿真，3D打印部件将具有苛刻的工业应用所需的强度。为增材制造优化的强大仿真技术，让任何用户都可以虚拟测试零件，省去了配置打印参数以满足性能要求的猜测工作。仿真可以更快的交付受信任的部件。通过减少设计-打印-测试的迭代周期和返工延迟。与需要专业知识和耗时分析的传统仿真工具不同，仿真被集成到Eiger中并简化为增材制造，因此用户可以在他们熟悉的切片和打印工作流中测试部件。仿真降低了3D打印零件的成本。通过自动优化所需的材料和连续纤维增强量。通过毫不费力地应用优化设置，以满足用户对强度、成本和打印速度的需求，避免过度构建的部件和浪费的材料。用虚拟测试代替典型的5到25次迭代的试错打印可以为每个零件节省数百甚至数千美元。最终，这使得纤维增强复合材料部件的使用得以扩大——更多的金属工具和最终使用部件可以以一种更快、更便宜、更轻松的方式更换。00:3 3. 软件——Eiger Fleet Eiger Fleet是一个基于云的软件解决方案，意在加速大规模增材制造业务的采用和简化。它提供了更高的操作效率和可见性、企业级访问管理和简化的工作流程。 旨在帮助客户快速打印强大和准确的零件在按下一个按钮，随时随地，都可以使用Eiger Fleet: 01用户远程控制访问零件，打印参数调整，设备，打印操作和数据。02将增材制造工作流程无缝链接到现有的业务流程和企业软件系统。03管理数字化零件库存，利用批量操作和组织范围内的预设，快速从CAD文件到标准化零件。04跟踪性分析，优化效率和交货期。 5. 设备代表——Mark2 在四场活动中，您都有机会看到Markforged的（部分）全线机群代表，本篇文章中向大家列出Markforged最为公众所熟知的Mark 2机型。制作铝合金强度零件的顶级专业3D打印机- Mark Two：最强大的桌面生产机器。同类机器中无人出其右的制造能力:从碳纤维的强度到凯夫拉的耐久性到耐高温纤维的耐热性。Mark 2从内到外都很”结实”。铝合金外壳和精密加工的配件支持您超过数千小时的打印可靠性。得益于软件、硬件和Markforged的热塑性材料Onyx，Mark Two出品的零件是可预测的、准确的，并重新定义了行业领先的表面光洁度。简单来说， Markforged的Mark 2您值得选择的专业3D打印机。   5.材料代表 Markforged被大家所熟知的材料为连续纤维，例如碳纤维等。除了碳纤维之外，Markforge还提供了三种连续纤维，基础材料像尼龙，Onyx等也有各自优势。同时平台兼容线材金属打印，金属材料选择高达6个。Markforged是为数不多行业中可以横跨塑料，符合材料和金属的多材料打印平台。 增材制造行业代表着一个巨大且不断增长的市场机遇。该行业从2012年的20亿美元增长到2021年的180亿美元，预计2029年将达到1180亿美元。随着增材制造技术在创造具有成本效益的终端使用部件方面的成熟，现有供应链整合和回流趋势将加速推动行业增长。 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.无需脱脂烧结，重点实验室采用高精密陶瓷FDM 3D打印研制介质天线 2.占地27亩！汉邦科技金属3D打印装备研制基地一期项目开工建设 3.迈向国际，中国工业级3D打印品牌深入欧美增材强国腹地 4.激光烧结“面曝光”3D打印迎来重要发展，大幅提高速度、降低成本，适应更多材料

隶属江苏省科技厅的江苏省三维打印装备与制造重点实验室，于2013年7月成立，该重点实验室位于南京，下设4个研究室和2个中试基地，共5000平方米。该实验室主要围绕三维打印领域重大需求，开展三维打印关键基础理论与技术、三维打印成型设备及装备研发、三维打印材料开发等方向的研究。 江苏省三维打印装备与制造重点实验室拥有丰富的3D打印经验以及先进的设备，工程师们最近利用这些设备进行了一个新型圆极化介质螺旋天线的研制项目。 陶瓷线材+3D打印+直接使用 为了制作理想的介质天线，工程师选用了专用于射频应用的低损耗材料——Zetamix Epsilon 7.5陶瓷线材。Nanoe公司推出的此类线材是专门针对电子通信领域，并提供三种不同的介电常数，分别是2.2,4.5,7.5。打印后可直接使用无需后续的脱脂和烧结，用户包括泰雷兹集团(THALES)等国际电子高科技公司。由于需要测试打印样件的实际介电常数和损耗，工程师要打印具有不同填充密度以及流量率的样件，为了让研发更顺畅的推进，江苏省三维打印装备与制造重点实验室选择了运行稳定的高精度FDM/FFF 3D打印机Raise3D Pro2。 不同填充密度和流量率的打印样品 Pro2最小喷嘴直径可达0.2mm，最小层高可精确至0.01mm，运行稳定且与Nanoe Zetamix系列耗材高度兼容，可帮助江苏省三维打印装备与制造重点实验室在研发过程中稳定的产出高精度陶瓷部件。正在打印陶瓷部件的Pro2在打印样件时，工程师利用了Raise3D生态系统中的ideaMaker切片软件对模型的填充密度进行了调整，最终将打印样件的相对介电常数相应地从2变化到6。此外，损耗角正切值的测试结果表明，新型Epsilon丝材是一种适用于射频应用的低损耗材料。打印样品的实测相对介电常数和损耗角正切值 3D打印介质螺旋天线 在完成样件测试后，一个3D打印的螺旋结构、金属地板和同轴探针组成的圆极化介质螺旋天线被设计、加工出来。 3D打印的圆极化介质螺旋天线 随后，工程师利用矢量网络分析仪(VNA)和微波暗室分别对其阻抗和辐射特性进行了测试。测试中的介质螺旋天线实测的反射系数、轴比以及天线在5.2和5.4 GHz时的辐射方向图均与仿真结果吻合较好，提出的介质螺旋天线能够提供卫星通信所必需的宽带圆极化辐射。与金属同类型天线相比，该介质天线更加轻盈且具有更高的辐射效率。仿真与实测的辐射方向图（a）5.2GHz（b）5.4GHz通过此次的介质天线研制项目，江苏省三维打印装备与制造重点实验室累积了丰富的精密陶瓷FDM/FFF 3D打印经验，为以后将迎接的挑战做好了准备。随着科技的发展，如今很多行业的发展也逐渐数字化。5G精密制造和航空航天也都逐渐引进高精密陶瓷FDM/FFF 3D打印技术，进行研发生产。高精密陶瓷FDM/FFF 3D打印技术究竟有哪些优势？如何利用此技术进行快速又稳定的研发项目？Raise3D的合作伙伴——法国Nanoe作为全球少有的具有纳米级工艺标准的创新企业，发布了《高精密陶瓷FDM/FFF 3D打印指南》为用户解答以上疑问，可免费下载。 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.为特殊金属和特种陶瓷开辟一种可行的3D打印解决方案 2.金属+陶瓷 | 一种基于烧结，可实现多材料3D打印一体成形的方法 3.日本知名高校使用中国高精度3D打印机开展产学研工作 4.Raise3D 发布全新 PET CF 碳纤维增强耗材

点击上方「增材制造技术前沿」快速关注专注于3D打印技术硬知识分享近日，美国西北大学在激光选区熔化增材制造铝合金抗蠕变性能领域取得新突破。相关研究成果在中科院工程技术领域一区top期刊《Additive Manufacturing》上以“Laser-melted Al-3.6Mn-2.0Fe-1.8Si-0.9Zr (wt%) alloy with outstanding creep resistance via formation of α-Al(FeMn)Si precipitates”为题发表。原文链接：https://doi.org/10.1016/j.addma.2022.103285沉淀硬化是可热处理合金的重要强化机制，大多微米级（亚微米）沉淀在低温时效过程中形成，对材料提供有效的强化效果。由于传统制造工艺中冷却缓慢导致这些沉淀会快速长大，从而失去强化作用。此外在凝固过程中析出沉淀在枝晶间偏析，会严重影响合金机械性能。激光选区熔化具有非常快的冷却速率，可以有效抑制沉淀的长大，已经在铝基合金领域有了较多研究。这项工作探究了一种高Mn、Fe和Si含量（Al-3.6Mn-2.0Fe-1.8Si-0.9Zr，wt%）的新型铝合金激光选区熔化（AD-HTM1），主要探究了打印态样品和时效过程中材料微观组织结构演变及抗蠕变性能。研究中的合金由NanoAL，LLC设计开发，采用气雾化工艺制备了金属粉末，元素含量见表1。样品通过德国Concept Laser M2激光选区熔化3D打印机制备。使用往复式扫描策略制备直径7 mm，长度为16 mm的圆柱试样，激光功率375 W，扫描速度1600 mm/s，扫描间距105 μm，铺粉层厚50 μm。样品在氮气气氛下制备，氧含量保持在0.1%以下，整个制造过程中基板温度保持在200°C。表1 合金粉末元素含量wt%（at%）SLM直接打印的Al-3.6Mn-2.0Fe-1.8Si-0.9Zr合金由熔池底部的超细晶粒（直径约1μm）和熔池顶部的细晶粒（直径约10μm）组成（图1）。熔池顶部晶粒具有柱状形态（长度约20 μm，厚度或横截面直径约5 μm），沿热梯度方向优先生长。并且多个熔池及其边界没有明显裂纹（图1b-c）。微米尺寸的孔主要分布在熔池底部（图1c），熔池边界附近存在数十微米左右的气孔（图1b），孔隙率为0.6%。熔池顶部和底部具有明显的金属间相（图1d，e）。在凝固过程中晶粒内部和晶界处生成沉淀（图2），主要为富含Al，Si，Fe和Mn元素的α-Al（FeMn）Si等轴沉淀，此外晶界处存在片状硅沉淀（图2b-f）和Zr沉淀（图2f）。图1 Al-3.6Mn-2.0Fe-1.8Si-0.9Zr样品微观组织：（a）EBSD，虚线表示熔池边界，超细晶在熔池底部；（b-e）背散射电子显微照片；（b，c）典型熔池结构，熔池边界为较浅的线条；（d） 熔池底部微观结构；（e）熔池顶部微观结构图2 Al-3.6Mn-2.0Fe-1.8Si-0.9Zr样品熔池底部微观组织特征：（a）明场STEM，α-Al（FeMn）Si和D023-Al3Zr沉淀，并显示Al（b），Si（c），Fe（d），Mn（e）和Zr（f）的元素分布Al-3.6Mn-2.0Fe-1.8Si-0.9Zr合金熔池顶部微观组织（图3），由α-Al，α-Al（FeMn）Si和少量Al3Zr沉淀组成（图3），α-Al（FeMn）Si在熔池顶部析出形成具有高度分支的网络结构。并且α-Al（FeMn）Si和α-Al之间结合界面为半共格界面（图4）。熔池顶部含有Al和Si的富Zr沉淀，主要为D023-Al3Zr沉淀。图3 Al-3.6Mn-2.0Fe-1.8Si-0.9Zr合金熔池顶部微观组织特征：（a）明场STEM，α-Al（FeMn）Si和D023-Al3Zr沉淀，并显示Al（b），Si（c），Fe（d），Mn（e）和Zr（f）的元素分布图4 Al-3.6Mn-2.0Fe-1.8Si-0.9Zr合金熔池顶部微观结构：（a）高分辨率TEM表明α-Al（FeMn）Si和α-Al之间呈现半共格界面；（b）对应于（a）的FFT图；（c）对应于（b）的模拟衍射图案;（d）HRTEM的α-Al、Al3Zr和α-Al（FeMn）Si；（e）对应于（d）中实心正方形内的FFT图；（f）对应于（e）的模拟衍射图Al-3.6Mn-2.0Fe-1.8Si-0.9Zr在350°C时效8 h熔池顶部区域主要由α-Al（FeMn）Si沉淀为主，这些100 nm的沉淀具有出色的抗粗化性和热稳定性。时效后的微观结构为片状Si和D023-Al3Zr沉淀。Si颗粒在时效后变为球状（图5c）。图5g为α-Al基体的HRTEM，纳米沉淀在晶粒内清晰可见，主要为时效过程中形成的Al3Zr沉淀。虽然D023-Al3Zr沉淀的形成导致基体中Zr的消耗，在后期凝固的α-Al中，一些Zr在凝固时仍会作为溶质存在于α-Al基体中。在350 °C时效时，α-Al基体中过量的Zr沉淀为亚稳态L12-Al3Zr相，图5 h的FFT图和模拟衍射图5i表明了α-Al和L12-Al3Zr之间相位关系。图5 350 °C时效8小时的Al-3.6Mn-2.0Fe-1.8Si-0.9Zr合金熔池底部显微组织：（a）HAADF-STEM显微照片表明α-Al（FeMn）Si和Si在α-Al基体的形态；（b-f）Al，Si，Fe，Mn和Zr的元素分布;（g）析出相的HRTEM；（h）对应于（g）的FFT图案；（i）对应于（h）的模拟衍射图Al-3.6Mn-2.0Fe-1.8Si-0.9Zr时效合金（350 °C/8 h）在300 °C下的压缩蠕变表明了两种蠕变状态，扩散蠕变达到50 MPa。在50∼80 MPa应力下，50MPa下应力指数从扩散蠕变到位错蠕变过渡。Al-3.6Mn-2.0Fe-1.8Si-0.9Zr合金中位错爬升的阈值约为 78 MPa，超过了大多数现有抗蠕变铸造和其它增材制造铝合金。Al-6.7Cu-0.4Mn-0.2Zr合金与Al-Ce-Mg合金相比抗蠕变性相当，但在应力超过23MPa时，Al-Ce-Mg的n值急剧增加到8，这与通过位错爬升机制发生的蠕变变形一致。Al-Ce-Ni-Mn在凝固过程中形成亚微米金属间析出，80 MPa应力下优于Al-6.7Cu-0.4Mn-0.2Zr合金，与Al-6.7Cu-0.4Mn-0.2Zr合金相比，Al-Ce-Ni-Mn蠕变延展性较差。粉末冶金Al-8.5Fe-1.3 V-1.7Si合金主要由α-Al（FeV）Si沉淀组成，与Al-3.6Mn-2.0Fe-1.8Si-0.9Zr中的α-Al（FeMn）Si沉淀相似。这些α-Al（FeV）Si沉淀与α-Al呈半共格界面，与Al-3.6Mn-2.0Fe-1.8Si-0.9Zr合金相比，粉末冶金Al-Fe-V-Si中α沉淀的体积分数更大，因此表现出更高的抗蠕变性。铸造Al-9.4Ce-4.5Ni合金中第二相体积分数高，但与Al-3.6Mn-2.0Fe-1.8Si-0.9Zr相比，析出间距大，因此Al-9.4Ce-4.5Ni合金具有更强的抗蠕变性。总之与其他相关合金抗蠕变性能相比，SLM制备的Al-3.6Mn-2.0Fe-1.8Si-0.9Zr合金形成了细小稳定的析出相，其体积分数是该合金抗蠕变性的决定性特征。具有细长形状和共格界面沉淀比具有等轴形状非共格界面的沉淀能更有效地阻止位错运动。图6 Al-3.6Mn-2.0Fe-1.8Si-0.9Zr合金在300 °C下不同压应力的最小应变率图，低应力、中间应力和高应力下蠕变状态：（a） 包括在300°C下测试的其他铝合金：Al-7.3Ce-7.7Mg，Al-10.5Ce-3.1Ni-1.2Mn和粉末冶金α-Al(FeV)Si增强Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si；（b） 包括在300°C下测试的铸造铝合金：L12-增强Al-1.0Mn-0.3Zr-0.3Er-0.05Si，θ′增强Al-6.7Cu-0.4Mn-0.2Zr，θ′增强Al-5.0Cu-0.2Mn-0.2Zr-1.5Ni-0.3Co和共晶Al-9.4Ce-5.1Ni总的来说这项研究首次表明α-Al（FeMn）Si沉淀会对SLM制备Al-3.6Mn-2.0Fe-1.8Si-0.9Zr合金产生晶粒细化效果，制备出无凝固开裂的铝合金样品。α-Al（FeMn）Si沉淀具有出色的热稳定性，可在时效过程中抑制晶粒长大，并且在蠕变过程中对晶界滑动和位错开动产生阻碍作用。最后由于Fe, Si和Mn通常以杂质形式存在于铝合金中，特别是在回收铝中，考虑到α-Al(FeMn)Si对铝合金的加工性能和抗蠕变性能的益处，这项工作为未来研究确定了一个有前途的研究方向，以设计回收废料，制备出抗蠕变高性能铝合金。注：欢迎加入硕博千人交流QQ群（248112776）

近日，3D打印技术参考注意到，一家名为Fabric8 Labs的公司宣布完成5000万美元B轮融资，它开发了一种基于电化学增材制造的新方法用来3D打印金属零件。 笔者查询相关文献，发现国内吉林大学、长春理工大学、天津大学、河南工业大学等均有团队从事该技术的开发。根据相关研究，电沉积增材制造技术是基于电化学反应原理，将电解液中的相应金属离子还原并使之定向可控沉积，形成所需结构的金属3D打印技术，同时它也是微尺度增材制造技术中少数使用金属材料的技术，相对于其他金属微尺度增材制造技术（如电喷印等），效率较高、成本较低、方法分类较多。 精密金属微结构和微元器件往往是电子封装元器件、精密机械、微型航空航天设备、微机电系统等高科技微型产品实现和运行的核心载体。因此，长期以来人们对这些金属微观几何结构的有效制造进行了深入研究。迄今为止，已经开发出各种金属微加工技术，如机械微加工（微铣削、微车削、微钻孔等）、高能束微加工（激光束、电子束、离子束等)、放电微加工、微电化学加工和电化学沉积。 然而，这些微加工技术大多以减材制造方式生产微观几何形状，材料选择范围和可实现的几何形状受到很大限制。例如，使用机械加工方法制造微米和纳米尺度的难加工材料极具挑战性；在高能光束驱动的工艺加工微组件中会观察到重铸层、微裂纹、微孔隙和扭曲等缺陷。增材微制造通过层层连接材料形成微观几何形状，具有出色的自由成型和快速成型能力，可以显著降低减材制造技术的上述限制。 最常用的增材制造技术是由高能束驱动的技术，如电子/激光束选择性熔化和烧结。事实证明，由高能束驱动的3D打印方法所制造的微观几何结构通常无法使用，因为它们的形状存在明显的热/应力变形以及大量的空隙和裂纹缺陷。这主要是因为这些微观几何结构必须在极短的时间内经历剧烈的温度变化和相变。因此，热驱动的增材制造技术不足以生产高质量的金属微观几何形状，因此非常需要非热或低温微增材制造技术。 根据Fabric8 Labs公司官网相关信息，电化学增材制造是一种室温金属3D打印技术，无需热处理即可生产复杂、致密的金属部件。该技术能够制造具有微米级特征、复杂内部特征、高纯度材料的零件，同时具有快速可扩展、支持大规模制造的特点。Fabric8 Labs正致力于通过提供取代传统制造的先进制造服务来拓宽金属增材制造的市场。 Fabric8 Labs电化学3D打印的纯铜零件 电化学沉积的基本原理图和增材电化学微制造的工作模式 通过电化学增材制造的一些高精度复杂镍钴合金微器件 通过电化学制造实现的一些应用案例大表面积冷却结构、塔架微部件、齿轮总成、微型手术钳 Fabric8 Labs认为其目标市场包括电子/芯片供应链的多个方面。该公司指出，其电化学增材制造技术非常适合打印纯铜，特别是对于必须将金属沉积到温度敏感基材上的应用。 具有亚微米分辨率的纯铜微结构的制造确实有许多应用场景，例如5G通信和高灵敏度检测器件。这些结构的微小和复杂特征可以提高高频操作期间的器件性能，而制造纯铜微结构却具有挑战。3D打印技术参考查询到，长春理工大学团队借助电化学增材制造技术制造了微尺度纯铜结构并研究了相关性能，并指出，该技术可用于制造纯铜微芯片桥、微天线、微传感器等无需掩模和支撑材料的小型结构，但该技术仍然存在沉积速率低且容易出现探针堵塞的问题。 但总的来说，电化学沉积是一种具有成本效益和环境效益的技术，可以提供制造3D微结构的替代和强大方法。根据国外金融机构的大规模投资，也可看出该技术的应用潜力。 注：本文内容由3D打印技术参考整理编辑，转载请点击转载须知。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.纯铜3D打印工艺的发展：从SLM、3DP、FDM到DLP 2.纯铜3D打印新工艺：采用DLP工艺实现99.99%的材料纯度 3.3D打印铝和铜双金属一体结构，不需要高能热源 4.迈向国际，中国工业级3D打印品牌深入欧美增材强国腹地

自3D打印技术诞生以来，德国、美国一直是该技术的引领者，无论是激光粉末床熔融、激光烧结还是最早的光固化，欧美一直先中国一步发展，众多优秀的品牌如EOS、SLM Solutions、3D Systems、Concept laser等公司的设备大量输入国内并迅速占领市场。这些品牌可谓塑造了最初国内用户对3D打印技术的认知，同时也培养了国内技术、市场发展。 十年以来，本土品牌奋力发展，不仅在国内市场反攻为胜而且开始走向国外。工业级3D打印机最能代表一个国家3D打印技术的发展水平，能够在技术实力一向强势的欧美占据一席之地，已经开始成为国内厂商努力的目标。本期，3D打印技术参考介绍国内品牌华曙高科在国际化方面的布局及成绩，该公司可能是目前国内实现海外市场拓展最佳成绩的工业3D打印机厂商之一。 两大技术路线，均居领先地位 华曙高科拥有系列自主SLS高分子粉末材料产品及匹配SLM与SLS设备多样化应用的工艺体系，协同公司核心产品构成多位一体的金属与高分子工业级增材制造完整自主技术与品牌价值体系，在大尺寸、多激光、连续增材制造以及高性能粉末材料等增材制造研发应用方向上成为走在国际前列的民族企业。 华曙高科两大技术路线——SLM和SLS 华曙高科SLM、SLS技术系列机型 粉末床激光熔融（SLM）是该公司从事的重要技术路线之一。近些年来，得益于国内外终端用户的使用需求及华曙高科自身的研发实力，其在国内外均取得了极快的发展。2022年10月，华曙高科集中发布了多款面向产业化用户的大型多激光金属高效增材制造系统，使该公司在售型号达到了12种。截止2022年底，华曙高科金属3D打印设备全球销售量超过400台，单一客户金属系列装机量超25台，使其成为国内金属增材制造领域的龙头企业之一，也成为国际上从事SLM技术开发的知名企业。在技术成熟度方面，这些3D打印设备拥有面向高效益产业化生产需求连续稳定运行的能力，能够为客户带来持续的生产力价值。 常州钢研极光列装华曙高科大型金属增材制造设备FS621M系列该公司同时是国内高分子粉末床3D打印技术的主要代表厂商，SLS技术在国内外均具有广泛的应用场景，覆盖航空航天、汽车、医疗及其他工业领域。在很长一段时间内，国内激光烧结3D打印应用领域是EOS和3D Systems进口品牌的天下，对于尼龙等高性能高分子粉末的3D打印一度面临无国产设备可用的窘境。作为该技术的重要发明人，许小曙博士于2009年成立华曙高科，并于2012年研发出国内第一款用于尼龙材料激光烧结的装备（服役已超十年）。截至目前，该公司已开发出不同配置的SLS设备达7个系列，其中采用光纤激光烧结的Flight技术对于高效烧结、提高生产力、降低成本具有重要意义，引领了该技术的创新，客户不乏宝马、巴斯夫、戴姆勒等知名企业。 华曙高科基于Flight技术的SLS3D打印机 国产工业3D打印机走向欧美增材强国 华曙高科依托强大的设计、生产、服务的系统综合能力，快速响应市场多样、复杂的产业化需求，连续、稳定向美国、德国等增材制造强国销售工业级自有品牌SLM、SLS打印设备及SLS尼龙粉末材料，自主产品出口至全球30多个国家。为推动全球SLM、SLS设备的高效、稳定服务产业化，乃至增材制造行业在全球范围的快速发展做出了较大贡献。 华曙高科积极实施“走出去”战略，布局北美和欧洲研发中心、并设立全资子公司，引进海外技术与管理高端人才，与德国巴斯夫（世界500强、化工巨头）、瑞士欧瑞康（世界知名材料企业）、美国欧特克（全球领先的软件公司）、英国AMT公司、德国雷曼孚斯等知名企业开展技术及产业化合作，与美国德州大学奥斯汀分校（激光选区烧结增材制造技术发源地）、美国南加州大学、美国路易斯维尔大学、韩国工业技术研究院等海外知名机构开展产学研合作，一方面充分推动公司自主创新成果在全球范围的产业化实施与推广，形成极具国际竞争力的中国自主增材制造品牌，彰显中国“智”造实力；另一方面通过“走出去”与全球创新及产业资源进行有效融合，推动传统制造数字化转型升级，拉动产业规模快速提升，为国民经济和社会发展贡献重要力量。 华曙高科超大型设备HT1001P C位列装宝马慕尼黑3D打印工厂公司分别于2017年和2018年成立美国华曙和欧洲华曙子公司，并且在亚太地区发展本地代理或经销商。公司境外销售目的地包括欧洲、美国、亚太等全球多个国家和地区。公司积极实施国际化发展战略，与德国巴斯夫、德国宝马、美国捷普（Jabil）等众多全球500强企业建立了合作关系，通过全球范围的多维合作与资源运用，持续拓展创新与产业化深度及广度。 toolcraft公司员工与华曙本地化、国际化技术服务团队在FS422M-4设备前合影多年来，华曙高科3D打印设备总体占有率在欧美市场稳步提升，持续以创新及开源推动3D打印产业化。2023年2月，3D打印技术参考注意到，德国企业toolcraft AG引进了华曙高科高端金属增材制造系统FS422M-4，经过深度评估和校准测试，正式完成安装并成功验收。该公司凭借开创性的技术和个性化机器人整体解决方案在国际上享有盛誉，客户涵盖半导体技术、航空航天、医疗技术、光学行业以及赛车和汽车行业的市场领导者。同期，华曙欧洲子公司首次公开了系列具有代表性的3D打印应用案例，全面展示了华曙高科增材制造平台的开源性、应用的前沿性、材料的多样性，其涵盖了汽车、科研、消费品等多个领域，采用了PP、PBT、PA6 GF、PA11、PA12等多类高分子材料。 华曙高科金属3D打印样件 华曙高科尼龙3D打印样件 德国企业购买中国3D打印制造商的金属增材制造设备，实际上具有完全不同的意义。欧洲作为全球增材制造业发展的中心，占有非常重要的地位，中国企业能够在该地域攻城略地实际上是打入了该技术研发的腹地，代表了中国工业级3D打印技术新的发展阶段。自2018年以来，华曙欧洲子公司通过高效、专业、本地化的国际团队协作，携手新材料、应用上下游产业链的合作伙伴，持续提供开源创新和具有竞争力的增材制造解决方案，支持欧洲市场的未来增长，现已成为华曙海外布局战略的重要组成部分。 END 增材制造行业经过30余年的发展，技术不断创新，规模稳步增长，技术体系和产业链条不断完善，目前已建立起较为稳定的增材制造产业生态体系和行业竞争格局，呈现出行业整体高速增长，由几家巨头主导，其他设备制造商后起追赶的发展态势。 3D打印企业集中在美国、德国及中国。华曙高科不断扩充国际团队，加强技术支持和售后能力，在重要战略区域配备了经验丰富的售后工程师，与公司本部国际技术服务团队无缝对接进行技术支持和互通，以最快速度响应客户需求，国际产业化客户数量不断增加。 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.华曙高科重磅发布多款面向批量3D打印的系列新品 2.SLM销量超300台，详解华曙高科保障高质量增材制造的核心技术 3.NASA：航空航天部件稳健金属增材制造工艺的选择原则 4.激光烧结“面曝光”3D打印迎来重要发展，大幅提高速度、降低成本，适应更多材料

近期，3D打印技术参考注意到，2022年国家重点研发计划项目评审结果公布，由西空智造牵头承担的国家重点研发计划“增材制造与激光制造”重点专项“激光粉末床熔融增材制造在线监控与质量评价技术”项目获批立项。本项目由西空智造牵头申报，西安交通大学、武汉大学、南京理工大学等5家高校，中国航发北京航空材料研究院等2家科研院所及铂力特、易加三维等增材制造方面知名企业联合参与。研究“机理-测试-评价-调控”全链条的LPBF增材制造在线监控和质量评价关键技术，解决金属增材制造规模化生产的质量保障难题，进一步提升我国金属增材制造装备与技术能力，具有重要的科学技术及工程应用价值，同时会产生显著的社会经济效益。西空智造近年来开发的激光增材过程监控系统属国内首创产品，从点、线、面、体多个维度来实时监控激光加工过程中的粉床、熔池、打印机信息，以实现成形过程的可知可控，可直接用于增材制造产品的质量认证，是一款针对粉末床熔融工艺的过程质量监控工具，包含激光功率、粉末床、熔池等多个模块。分别从热源输入、铺粉质量、冶金过程稳定性全方位立体去监测和评价工艺过程状态及成形件质量，有效解决了增材制造过程中质量追溯、闭环控制、降本增效、工艺快速研发等技术难题和应用需求。 此次获得科技部重点专项的支持，势必推动国内粉末床金属3D打印监控技术的进一步发展。 注：本文内容获西空智造授权。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.金属3D打印过程监控技术的监测数据和措施有哪些 2.采用统一的方式来访问、监控和控制3D打印零件的质量 3.EOS与ORNL合作改进金属3D打印质量控制——50多个参数需要监控哪些？ 4.金属3D打印在线监控——为什么一定要有完全自主可控的增材制造监控系统

大地回春，踏上兔年新征程。升华三维作为中国金属·陶瓷间接3D打印技术的开拓者和领航者，专注于金属/陶瓷间接3D打印装备及材料研发生产，致力于提供高性能间接3D打印整体解决方案。现已推出钨合金3D打印服务。 钨及钨合金加工难 钨及钨合金是典型的难熔金属和难成形材料，以优异的耐腐蚀性和高热导率闻名，其熔点高达3400℃，硬度极佳。因其熔点高、硬度大和脆性大的特点，导致极其容易出现变形、裂痕和夹心等缺陷，甚至无法制备出形状复杂的钨零件。 市面上金属3D打印技术痛点 随着3D打印技术的不断成熟，金属粉末成功加工成高质量合金制品的概率也越来越高。在3D打印中，如选区激光烧结（SLS）或电子束选区熔化（EBM）等都能将金属粉末直接打印烧结成最终零件，但是对于钨合金来说，使用SLS、EBM等激光3D打印技术加工仍存在一定不足。由于成分多样，性能差异大，熔点相差大，各元素的饱和蒸气压不同，难以保证钨合金中各成分的可控性，制造具有优异机械性能致密钨合金零件具有一定的困难性。▲PEP工艺说明图升华三维利用间接金属3D打印技术——粉末挤出打印技术（PEP）为制造钨及钨合金零件提供了一种新途径。可广泛应用于航空航天、汽车、船舶、能源、化工、医疗等制造业领域。 钨合金颗粒料 升华三维基于PEP技术完美攻克钨材制造难点，自主研发了UPGM-93WNIFE钨合金颗粒料，为钨合金的成品制备打下了重要基础。利用PEP技术的热融挤出系统实现无模化成型制备和对材料的一体化成形控制，后经脱脂和烧结后可形成具有所需结构和高性能的合金零件，避开了变形、裂痕和夹心等缺陷问题。▲钨合金打印材料（来源：升华三维）▲钨合金打印样品（来源：升华三维） 钨合金打印说明 PEP工艺采用粉体混炼成颗粒材料，利用自主研发独立双喷嘴3D打印机作为钨材料打印制备的重要支撑，可完美满足钨合金的3D打印需求。可支持同时打印或者各自轮流打印金属材料，实现不同种类材料的复合产品开发及复杂结构的成形，解决钨及钨合金复杂结构设计、减重设计及加工制造的难题。在制备出具有一定密度和强度的生坯，再经过脱脂烧结后处理工艺，获得最终致密的成品件。▲3D打印设备·最大成型体积：500×500×600 mm·打印层厚：0.05-1mm·打印速度：10-100mm/s·喷嘴直径：0.6-1.5mm经测试，通过PEP技术打印的钨合金成品均能达到或超过传统工艺制备性能指标。并且在时间上可以实现更快的打样或生产。 ▲UPGM-93WNIFE钨合金烧结件力学性能 钨合金打印服务流程： 提出需求 客户提出产品制造需求，提供产品设计源文档，指定制造类型、材料。 模型结构优化建议 我司会根据客户的需求对模型文档提出优化建议，毕竟3D打印的制造设计和模具制造在部分产品上是有一定差异的。 确定报价 在确定好模型文件、制造类型、材料后，我司在模拟打印后会给客户进行报价。 合同签订 双方确定条款后，会进行合同的签订。 打印制造 在合同签订后，我们根据具体需求来制定制造周期。如遇产品材料需要定制或者没有存货，我们会与客户确定到货时间以及打样时间。 交付使用 制造完成后，交付使用，服务流程结束。 钨合金的3D打印是材料、装备、工艺三者是互相耦合的，缺一不可。如今，升华三维已通过对3D打印设备、打印材料以及3D打印工艺的系统化开发和集成。已完全掌握了钨材的增材制造能力，可成功制备出符合应用需求的钨合金成品。欢迎各位新老客户在线咨询： 扫码二维码，与技术专家在线交流

双金属结构或功能梯度金属最典型的应用是制造火箭发动机燃烧室。发动机在工作时燃烧温度超过3000℃，很少有金属能够承受这种高温而不被熔化，因此改变燃烧室的结构成为满足其正常运行的关键。当前的燃烧室采用再生冷却，结构由内、外两层壁构成冷却夹套。内衬一侧为高温燃气，要求材料必须具备极佳的导热能力，多采用铜合金；另一侧为结构护套，要求在高温下提供良好的机械性能，镍基高温合金是重要的选择。 近年来，3D打印制造燃烧室已经成为研究热点，同时已有大量应用案例。新材料、新工艺和新结构也成为研发的关键。NASA的研究人员专门开发了适合于3D打印燃烧室的GRCop-42（Cu-Cr-Nb）铜合金以及HR-1（Fe-Ni-Cr）高温合金。3D打印的GRCop-42相比传统的Cu-Cr-Ag，前者具有更高的蠕变性能和高温强度，有望提高新一代火箭发动机推力。HR-1则可在极端环境中抵抗腐蚀、氧化和脆化，用于承受高温强度的火箭发动机部件。由这两种材料3D打印的功能梯度双金属接头可用于需要高温强度和高热通量的火箭发动机部件，如内燃机衬套、夹套和喷嘴。 用于火箭发动机的双金属3D打印零件案例：（a）LP-DED制造的GRCop-42燃烧室，带有HR-1护套；（b）L-PBF制造的双金属喷注器；（c）LP-DED制造的双金属腔室 NASA已经使用基于激光的金属增材制造技术制造了GRCop-42和HR-1双金属火箭发动机接头。在此之前，马歇尔材料与工艺实验室已经借助DMG MORI的增减材一体3D打印机制造了In625和C18150（一种铜铬锆合金）制成的火箭发动机部件，并成功进行了测试。 使用DMG MORI设备沉积铜合金零件、铜合金基础上沉积高温合金及最终完成的状态 使用DMG MORI设备激光沉积多金属部件 双合金功能梯度结构将出现两种材料之间的逐渐过渡，以消除不同热膨胀系数的材料之间接缝处产生的应力集中。然而，基于熔融的技术涉及熔化，双金属接头中容易出现孔隙和偏析，导致残余应力产生并在组件中形成有害相。 实际上，NASA也在测试一种不需要高能热源的3D打印工艺——采用冷喷涂制备双金属材料。这是一种基于高速粒子固态沉积的制备方法，粒子在固态下碰撞基体，经过剧烈的塑性变形沉积形成涂层，同时对基体不形成热影响，可近净成形制备零部件。 通常激光打印用粉的质量要求较高，如粉末流动性、球形度要好，不能有卫星球、空心粉等，加上雾化效率低，导致激光打印用粉的价格很高。冷喷涂对于粉末的要求主要在于直径，要求粒子大小必须在1-50μm范围内，直径越小越容易获得和气流一样的速度。因此说来冷喷涂对粉末的要求要更低一些，当然lens技术对粉末的要求也比SLM用粉要求低。 采用冷喷涂沉积多材料部件 NASA的研究人员和南达科他矿业技术学院的研究人员采用不同含量的Cu-Cr-Nb（GRCop-42）和Fe-Ni-Cr（HR-1）粉末为原料，通过冷喷涂3D打印技术制备了样品，有望为火箭发动机燃烧室的制备提供一种3D打印新方法。 NASA冷喷涂3D打印制造的双金属发动机部件 冷喷涂3D打印中工艺气体会对材料的微观组织和性能产生很大的影响。NASA这项工作的主要目的是研究冷喷涂3D打印技术制备GRCop-42和HR-1合金双金属结构，评价了氮气和氦气两种工艺气体对机械性能的影响，同时为改善机械性能进行了热处理，分析了热处理对微观结构演变和力学性能的影响。 冷喷涂3D打印制造的双金属发动机部件 这项研究采用冷喷涂3D打印技术制备了GRCop-42和HR-1合金，研究了两种粉末含量、工艺气体和热处理对样品微观组织演变和力学性能的影响。与氮气工艺制备的样品相比，氦气工艺下制备的样品具有相对较低的孔隙率和更好的机械性能。主要归因于氦气工艺下粒子具有更高的速度导致产生更多的塑性变形。所有冷喷涂3D打印制备的样品都具有非常低的延展性和较高的显微硬度。通过热处理实现了再结晶和析出相的细化，显著提高了GRCop-42和HR-1合金的延展性和拉伸强度。向GRCop-42中添加HR-1可降低孔隙率，GRCop-42中HR-1含量超过50 %，将会降低样品力学性能。 END 冷喷涂目前也已得到飞行应用，TRL技术成熟度较高，虽然主要用于维修，但应用正在成熟。冷喷涂被证明可用于自由形式和双金属应用开发，如液体火箭发动机燃烧室的热火测试。目前用于生产的商用冷喷涂装备数量也很有限，但该技术正在得到关注。 总的来说冷喷涂3D打印技术可用于制备GRCop-42和HR-1合金及其复合材料，可作为制造火箭发动机应用部件的替代生产方法。若采用这种3D打印方法制备出火箭发动机可以有效避免传统工艺中的钎焊、铸造等工艺，可有效提升零件成品率，减少工艺流程，是一种有潜力的多金属结构材料加工方法。 论文推荐：https://doi.org/10.1016/j.addma.2022.103354 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.应用潜力无限！2022年重量级(准)工业级聚合物3D打印机概览 2.2022年 | 国内外20余款重量级金属3D打印新设备看点 3.为特殊金属和特种陶瓷开辟一种可行的3D打印解决方案 4.「理光」欲将粘结剂喷射金属3D打印用于铝合金散热器制造

钼和钼合金由于具有高熔点、耐高温、缓慢蠕变、低膨胀、高导热性和高耐腐蚀性等优异的特性，已广泛应用于航空航天、国防、电子工业和核电设施。钼和钼合金由于其熔点高（大块钼的熔点为2623°C），通常采用粉末冶金工艺制备，以及通过焊接和锻造来制造具有复杂结构的零件。这些过程通常消耗大量时间，并且难以制备复杂零件。最近，激光增材制造技术的发展为复杂形状的钼和钼合金部件的快速近净成形提供了可能性。然而，钼和钼合金具有高熔点且脆性较高，主要的挑战是如何制备高密度和无裂纹的钼合金和钼合金。   选区激光熔化（SLM）对钼和钼合金的制造具有非常大的吸引力，因为它可以快速制备出复杂形状零件。为了减少SLM制备钼零件的气孔和裂纹，通过使用高纯度钼粉，通过工艺参数优化、La2O3颗粒添加和热等静压（HIP）处理，制备出几乎致密的难熔钼金属。   近日，沈阳航空航天大学、中国工程物理研究院材料研究所、华北工业大学研究人员利用激光选区熔化技术，无需预热程序成功制备出近乎致密的难熔钼金属试样，通过添加L2O3和热等静压进一步提高样品致密度。加入La2O3后，裂纹密度从208/mm2降至96/mm2，减少了2倍以上。对样品进行热等静压处理以后，孔隙率明显降低，样品Mo-0.9wt%La2O3的相对密度最高达到99.6%。   相关研究成果以“Strategies to reduce pores and cracks of molybdenum fabricated byselective laser melting”为题，发表于材料科学领域期刊《International Journal of Refractory Metals and Hard Materials》（中科院1区Top期刊），沈阳航空航天大学、中国工程物理研究院材料研究所、华北工业大学为论文通讯单位，中国工程物理学研究院机械制造技术研究所研究人员参与研究工作。该项研究工作得到四川省科技计划（No.2020ZDZX0017）和国家自然科学基金（No.51871203）的支持。 原文链接：https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2023.106123 （a）Mo粉末和（b）La2O3粉末的形态。选择工艺参数和相应的体能量密度制被小体积Mo样品激光功率和扫描速度对熔融轨迹连续性的影响。不同体能量密度样品的孔隙率用表3中列出的工艺参数制备的16个小体积样品的OM图像。孔隙由白色箭头指示。（a）Mo和（b）Mo-0.9wt%La2O3的SLM样品的上表面处的裂纹，（c）两个样品的裂纹数密度。OM图像显示了样品（a）SLM-Mo、（b）SLM-Mo-0.9wt%La2O3、（c）HIP-Mo和（d）HIP-Mo-0.9wt%La2O3的孔隙，以及（e）这些样品的孔隙率。 结果表明当SLM体能量密度在250–280J/mm3范围内时，SLM制备的小体积样品的相对密度可以大于99.7%。对体能量密度为259J/mm3的大块SLM样品，添加0.9%的La2O3可将孔隙率从0.76%降低到0.63%。经HIP处理后，可获得99.6%的最高相对密度。所有样品仅在表面存在裂纹，而在零件内部未发现明显裂纹。此外，加入La2O3后，表面裂纹变窄，裂纹密度显著降低大约2倍。 论文引用： Guan, Baosheng, Yang, Xiaoshan, Tang, Jingang, Qin, Lanyun, Xu, Mingang, Yan, Yuanqiang, Cheng, Yichao and Le, Guomin, Strategies to reduce pores and cracks of molybdenum fabricated by selective laser melting, International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 2023,106123 注：本文内容由3D打印技术参考整理编辑，转载请点击转载须知。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.无支撑金属3D打印：VELO3D成功探索全球范围可重复、无差别制造 2.尼康完成对SLM Solutions的收购，后者领跑多项“最记录” 3.俄罗斯科学家借助3D打印开发出青铜钢新合金 4.为特殊金属和特种陶瓷开辟一种可行的3D打印解决方案