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

2月10日上午，广东汉邦激光科技有限公司金属3D打印装备研制基地一期项目奠基仪式成功举行。 汉邦科技金属3D打印装备及产业链基地项目，规划用地面积27.11亩，主要面向研发生产军工航天器件、医疗仿生器械、新能源、工业精密模具等领域大、中、小型金属3D打印装备。 汉邦科技董事长刘建业表示，未来，汉邦科技将打造出一个智能制造的研创型企业，成为具有企业展示度和创新性的中山门户。 中国工程院院士、汉邦科技首席顾问王迎军表示，汉邦科技是一支具有创新思维的、专业的、有使命感、有责任心的优秀的团队。很荣幸的见证了汉邦科技一步一步成长，一步步做大做强，系列金属3D打印装备得到航空航天、医疗器械、大工业市场及海外市场的认可。金属3D打印装备产业化基地项目的奠基标志着汉邦科技进入了一个新的历史阶段，希望汉邦科技以此为契机，在多个领域大力推动增材制造（3D打印）技术应用，实现精准数字化医疗，助力有源、无源高端医疗器械产品创新，为国民大健康做出积极贡献，积极推动我国传统工业体系升级，为我国制造业科学发展发挥重要作用。 ▲汉邦科技董事长刘建业 ▲中国工程院院士、汉邦科技首席顾问王迎军 广东工业大学副校长、广东工业大学-汉邦科技金属增材制造技术联合研发中心主任王成勇表示，汉邦科技发展迅猛，公司运营管理团队与科研团队年富力强，重视研发投入和前瞻性创新投入。广东工业大学于2017年开始与汉邦科技开展长期战略性产学研合作，联合进行金属基复合材料SLM打印工艺研究，联合研发LACM激光增减材微切割金属3D打印混合制造装备，实现多项核心技术成果转化，共同组建“广东工业大学-汉邦科技金属增材制造技术联合研发中心”、“博士后创新实践基地”、“研究生联合培养基地”，取得丰富的科研合作成果，联合培养逾十名博士后、硕士人才。 致力于做行业赋能者 汉邦科技依托强大的先进装备设计与制造能力，目前已成功研发大中小多款强力迭代机型，产品矩阵完整。其中HBD E500、HBD 1000及 HBD 1200等多光路大尺寸设备，已与多家航空航天、能源和知名高端工业企业达成稳定合作并批量供货。从金属增材制造技术到LACM激光增减材复合加工工艺，汉邦科技以智能、自动、数字化为抓手，提供一体化专业金属增材制造解决方案，为客户提供更加高效、柔性的新业态合作方式，持续为客户创造最大价值。 通过不断创新选代的金属3D打印装备、软件、控制系统、工艺和技术参数库，拥有大量的应用技术及数据积累，目前申请金属增材制造技术相关技术专利和软件著作权200余项，并参与制定多项增材制造国家标准、行业标准及团体标准，凝聚了强大的合作专家资源。 汉邦科技产品系列 汉邦科技产品销往世界多地 截至目前，汉邦科技全球销售及装机遍及全球逾二十个国家，包括亚洲、欧洲、北美洲、中东等。行业应用覆盖航空航天、医疗齿科、骨科、新能源、模具、汽车、个性化定制、教育科研等多个领域，逐步走出一条产业多元化高质量发展新路，得到客户的高度认可并达成长期战略合作，包括中国钢研、中国核动力院、未来工场、珠海格力、深圳光韵达、上海交大等各名企高校。 砥砺前行，跨越式发展 汉邦科技是领先的工业级金属增材制造设备制造商，于 2007年进入金属3D打印领域，专注于设备的研发、制造、销售、应用和技术服务。多年来，公司不断加强全面管理，以优良的质量赢得了信誉。2017年荣获国家高新技术企业认定，2018年获批广东省金属3D打印工程技术研究中心，2019年获批广东省博士后创新实践基地，2020年被授予广东省知识产权示范企业。 2021年，汉邦科技完成近4亿元人民币首轮融资，同年建立院士工作站。2022年，公司在上海市临港新片区获批产业园建设用地近40亩，建成面积达6万平方米的生产应用车间。同年，汉邦科技当选国家第四批专精特新“小巨人”企业。 2023年2月，汉邦科技金属3D打印装备研制基地一期项目，在中山市、镇各级大力支持下，实现拿地即动工，项目规划用地面积27.11亩。未来，汉邦科技将打造出一个智能制造的研创型企业，进一步提升金属3D打印品牌的知名度。 金属3D打印装备研制基地建设项目一隅效果图 在新年春节之际，汉邦科技董事长刘建业表示，公司在过去一年经受住了疫情冲击，全面赋能海内外航空航天、能源、高端工业、医疗器械等领域，并在众多行业用户的帮助下，全年整体业绩取得较大幅度的新增长。汉邦科技以沉淀积累了十余年的专业技术和成果，为客户提供一体化专业金属增材制造解决方案，为合作伙伴提供高效、柔性的新业态合作方式。新的一年，汉邦科技将一如既往地专注于金属增材制造装备与工艺技术的不断专研、探索和持续升级，在智能智造这条科技发展道路上持续夯实公司软、硬实力，当仁不让的肩负起企业使命和社会责任，助力增材产业发展，成为金属增材制造事业的中坚力量。 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.视频：F357、TC4、IN718，众多先进材料3D打印组件集中布置到太空运输工具 2.美空军支持钛合金废粉回收，以降低3D打印粉末的材料成本 3.SmarTech：2031年全球金属3D打印零件市场将达千亿 4.2022年 | 国内外20余款重量级金属3D打印新设备看点

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，广东省科学院新材料研究所、湘潭大学、南方科技大学和法国贝尔福蒙贝利亚技术大学研究人员利用选区激光熔化（SLM）技术制备了具有优异机械性能（超高抗拉强度和优异延展性）的Mg-9Al-1Zn-0.5Mn合金。系统地研究了SLM制备Mg-9Al-1Zn-0.5Mn合金样品的微观组织结构演变、相变、晶体织构和力学性能。相关研究成果以“Achieving ultra-high strength and ductility in Mg–9Al–1Zn–0.5Mn alloy via selective laser melting”为题发表于《Advanced Powder Materials》期刊。广东省科学院新材料研究所为论文通讯单位，湘潭大学、法国贝尔福蒙贝利亚技术大学，英国伯明翰大学和南方科技大学的研究人员参与研究工作。 原文链接：https://doi.org/10.1016/j.apmate.2022.100097   制造超高强度和延展性 Mg–9Al–1Zn-0.5Mn 合金的捷径  镁合金具有优异的生物相容性、接近人体骨骼的超低密度、无应力屏蔽现象等优点，在生物医学领域引起了人们的广泛关注。尽管镁基合金的生物降解性广泛地促进了其在生物领域的应用，但镁合金在体内降解后力学性能会显著降低，导致种植体过早断裂失效。因此设计和制备一种具有良好强度和韧性的高性能镁基合金植入物已成为当前的重要挑战之一。 Mg-Al-Zn-Mn系合金是铸造镁合金中最受欢迎的成分之一。Al作为增强元素，增加逐渐材料的强度和流动性，而Zn和Mn提高了材料生物相容性、可塑性和耐蚀性。因此特别是Mg-9Al-1Zn-0.5Mn合金，已经成为骨植入物有前途的候选材料之一，因为它具有匹配良好的机械性能和耐腐蚀性。然而受到密排六方结构（HCP）的固有性质（在α-Mg基体中只有几个滑移系）的限制，很难在低温或室温下制备Mg合金零部件。因此，Mg-9Al-1Zn-0.5Mn合金只能在高温下进行。通过平衡凝固制造的Mg-9Al-1Zn-0.5Mn合金总是具有相当大的晶粒尺寸，导致较差的机械性能（即极限抗拉强度250 MPa，延伸率< 5%）。而其他热成型技术（挤压、拉拔、轧制等）由于加工方法的特性，通常会在α-Mg中产生典型的织构，导致显微组织的各向异性，严重影响Mg-9Al-1Zn-0.5Mn合金的力学性能。并且这些热成型方法难以制备出具有内部复杂结构和具有曲面和超细晶格结构的植入物，因此需要新的制造方法以满足这些应用需求。 选区激光熔化（SLM）可以在没有任何模具的情况下直接制造高密度的金属零件。采用 "逐点、逐线、逐层"的方法，利用一束或多束激光有选择地熔化金属粉末，在制造复杂结构零件方面具有高度灵活性。高能量输入和超高冷却速率，可以获得从微观尺度到宏观尺度的定制微观结构和可调整的复杂结构（图1）。然而到目前为止，受限于镁合金本身的多种限制和粉末获取的难度，关于SLM制备的Mg-Al-Zn-Mn合金的报道相对较少。为系统地研究SLM加工参数相互作用因素对SLM制备Mg-9Al-1Zn-0.5Mn合金的微观结构和力学性能的影响，这项研究采用中心复合设计（CCD）实验并对样品进行了分析。详细研究了凝固过程、微观结构演变和强化机制，以填补SLM制备Mg-9Al-1Zn-0.5Mn的研究空白，并为SLM制备用于生物医学的高性能Mg合金提供理论指导。  图1 SLM打印的Mg-9Al-1Zn-0.5Mn样品的强化机制-贡献雷达图；(b) SLM 制造的不同类型的生物医学植入物   广东科学院新材料研究所提供的原料为气雾化Mg-9Al-1Zn-0.5Mn合金球形粉末（图2），粉末粒度分布（D10=24.6μm、D50=41.6μm和D90=62.7μm）。为减少在SLM过程中Mg-9Al-1Zn-0.5Mn粉末氧化甚至爆炸的可能性，研究团队开发了用于制造镁基合金的自制SLM系统（GDINM-D150），如图3所示。专门定制了一个防爆过滤系统，用于储存回收镁基合金粉末。样品打印采用多种扫描策略，旋转角度为67°。为避免SLM工艺中的氧化，采用高纯度氩气作为保护气体，成形仓氧含量始终低于30ppm，制备的实体样品如图2b所示。  图2 （a）带有粉末尺寸分布插图的合金粉末形态；（b）典型SLM制备Mg-9Al-1Zn-0.5Mn样品   图3 研究团队自行开发的SLM设备，专用于Mg合金的打印 采用响应曲面法对打印样品的相对密度和维氏硬度进行测量分析，结果表明使用优化的SLM工艺参数（即P=120 W、v=500 mm/s和h=45μm）制备了具有高相对密度（99.5±0.28%）、良好显微硬度（95.6±5.28HV0.1）、优异强度（UTS=370.2 MPa）和延展性（10.4%）的Mg-9Al-1Zn-0.5Mn样品（图4）。  图4 激光功率、扫描速度和扫描间距对制备样品相对密度和维氏硬度的影响规律  SLM制备Mg-9Al-1Zn-0.5Mn合金样品中存在激光扫描过后的轨迹（粉色箭头）和熔池形貌（红色箭头），大量等轴晶在熔池中心形成，而在熔池边界仅形成少量柱状晶（蓝色箭头）。同时在熔池边界处形成一些不规则的微孔（紫色箭头），这主要与能量输入不足导致的融合不足，以及在SLM过程低沸点的锌蒸发有关。研究发现在样品不同横截面上存在亚结构，在XY横截面上仅检测到含有细小蜂窝状结构的致密等轴晶粒。相反，在熔池内尤其是在边界区域，是由等轴晶和柱状枝晶组成的梯度结构（图5）。 SLM工艺导致的重熔现象不仅导致XZ面上的等轴晶粒比XY面上的少，而且由于SLM固有的热处理效应导致枝晶粗化。柱状晶沿熔体流动方向倾斜生长，熔体流动冲刷了柱状晶前端的富溶质层，导致枝晶尖端周围溶质分布不均。因此朝向熔体流动方向的溶质浓度低于远离熔体流动方向，从而进一步抑制远离熔体流动的晶粒生长，因此晶粒生长方向偏向激光扫描方向。XZ横截面上的平均晶粒尺寸（3.11±0.118μm）比XY面的晶粒尺寸（1.95±0.125μm）粗59.49%。并且亚微米晶粒（<1μm:7.18%）和超细晶粒（1-2μm:66.82%）的比例低于XY面晶粒（图6）。 TEM表明SLM制备的Mg-9Al-1Zn-0.5Mn样品在等轴晶中（1.58±0.367μm）存在大量均匀细小分布的纳米颗粒，大的球形纳米颗粒（~95nm）被钉扎在位错线周围，导致形成位错墙。SAED和EDS结果表明这些纳米颗粒为球形β-Al12Mg17相、长板条状β-Al12Mg17相。同时在样品中的亚晶界周围也发现了大量短棒状富锰颗粒，主要为Al8Mn5纳米颗粒。其中这些β-Al12Mg17纳米颗粒主要来源于原始粉末（图7和8）。 图5 SLM制备的Mg-9Al-1Zn-0.5Mn样品微观结构特征：（a-c）XY面OM图、SEM和元素分布图；（d-f）YZ面OM图、SEM和元素分布图   图6 XY面和YZ横截面SLM制备Mg-9Al-1Zn-0.5Mn样品EBSD结果   图7 SLM制备Mg-9Al-1Zn-5Mn样品的TEM结果 图8 SLM制备Mg-9Al-1Zn-5Mn样品的STEM-EDS结果和Mg-Al-Mn三元相图 不同工艺制备的Mg-9Al-1Zn-0.5Mn具体机械性能如图9和表1所示。SLM样品（95.6±5.28 HV0.1）的平均显微硬度比粉末（73.3±6.89 HV0.1）和铸造样品（74.04.01 HV0.1）高30.1%左右。不止如此，SLM制备的样品所有机械性能指标都比铸造样品好得多。SLM制备的样品抗拉极限和延伸率（370.2MPa和10.4%）分别比铸造试样（150.8MPa和2.5%）高145.5%和300%。并且SLM制备的样品具有良好弹性模量（39.8–42.4GPa）接近人类皮质骨的弹性模量（10–30GPa），显示出良好的骨植入应用前景。  图9（a）Mg-9Al-1Zn-0.5Mn样品不同状态下显微硬度和（b）拉伸曲线 表1 Mg-9Al-1Zn-0.5Mn样品在不同状态下的力学性能   通过不同工艺制备的生物医学镁合金的性能气泡图 总的来说，这项研究通过SLM技术直接制备了具有超高抗拉强度和优异延展性的Mg-9Al-1Zn-0.5Mn合金试样，系统地研究了样品的微观组织结构演变、相变、晶体学织构和力学性能。主要结论为：使用优化的SLM工艺参数（即P=120 W、v=500 mm/s和h=45μm）制备了具有高相对密度（99.5±0.28%）、良好显微硬度（95.6±5.28 HV0.1）、优异强度（UTS=370.2 MPa）和高延伸率（10.4%）的Mg-9Al-1Zn-0.5Mn合金；SLM制备的样品中存在α-Mg基体、球状和棒状β-Al12Mg17、Al8Mn5纳米析出相，这些SLM样品由XY面上的超细等轴晶和XZ面上的梯度微观结构组成。相比较铸造态样品，SLM制备的样品力学性能更加优异，最高抗拉强度为370MPa，延伸率10.4%。同时制备的Mg-9Al-1Zn-0.5Mn合金试样弹性模量接近人类皮质骨的弹性模量，这项研究填补了SLM制备Mg-9Al-1Zn-0.5Mn合金的空白，为SLM制备用于生物医学的高性能Mg合金提供理论指导与参考依据。该项研究工作得到广东科学技术研究院 （2021GDASYL-20210102005）、广东省基础与应用基础研究基金项目（2020A1515111031、2021A1515010939）、中国科协青年优秀科学家资助计划（YESS20210269）和广州市重点领域研发计划项目（20200702008）等项目的支持。 论文引用：Cheng Chang，Hanlin Liao，Lin Yi，Yilong Dai，Sophie C. Cox， Ming Yan，Min Liu，Xingchen…

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

近日，3D打印技术参考注意到，美国空军研究实验室（AFRL）公布了一项关于3D打印用钛合金回收和低成本生产新粉末项目的合同，美国国防部 (DoD) 技术加速器的国家安全创新网络部门（NSIN）将提供高达50万美元的研发资金，矿业公司IperionX获得合作机会。 具体来说，该项目要求企业提交3D打印用Ti-6Al-4V粉末的回收方法提案，该方案需要具有低成本制造新粉末的特点。Ti-6Al-4V是金属3D打印使用最广泛的材料之一，尤其广泛用于航空航天领域。 钛废料 IperionX公司首席执行官评论说：“赢得这一挑战是美国空军对本公司专利钛技术的杰出认可。我们的领先技术能够以比现有工艺更低的成本有效回收钛废金属和其他金属粉末，我们期待与NSIN、AFRL和其他DoD机构密切合作，以鉴定并快速部署循环钛金属在关键防御领域的使用。” AFRL的材料工程师Calvin Mikler博士补充道，“IperionX真正理解了该项目的目的，并提出了一种独特的策略，将用过的钛粉和废料脱氧并再制造为适合3D打印的粉末，并用于制造航空级质量的零件。” IperionX制造的低成本钛粉 3D打印技术参考查询了该技术的钛合金低成本制造技术，这是一种氢辅助金属热还原工艺，它采用钛矿或废钛合金原料，以极低的能源强度生产钛粉，从而有可能在可持续的闭环中实现低成本、低碳排放的生产。该过程使用氢使Ti-O 不稳定，利用用Mg还原TiO2实现还原脱氧，形成满足工业需要的低氧含量的TiH2，然后通过行业标准方法将TiH2进一步加工成钛金属。 IperionX低成本钛粉3D打印的零件 去年，IperionX与美国能源部 (DOE) 和橡树岭国家实验室(ORNL) 合作，验证了该公司的Ti-6Al-4V 粉末在增材制造中的使用。IperionX 获得DoD和DOE 的批准预示着该公司在政府采购市场的未来，它还有可能成为其他关键经济领域不可或缺的一部分。 国内3D打印钛粉低成本制造技术 此前，3D打印技术参考曾经介绍过北京科技大学和南方科技大学在3D打印钛粉的低成本制造技术。 北京科技大学曲选辉教授团队陈刚副教授等研究人员，基于气-固两相流理论，创立了流化制备3D打印用低成本金属粉末的新方法：以传统工艺制备的低成本不规则形貌粉末（如氢化脱氢钛粉、还原钨粉等）为原料，在适当温度下，不规则形貌的粉末颗粒（固体）在流动气体（流体）作用下互相碰撞，呈现出流态化现象，颗粒间的冶金结合和塑性变形显著改善不规则粉末的形貌、球形度和流动性，并可以实现粉末流动性和杂质可控。 该工艺具有流程短、收得率高、能耗低、易于规模化等特点。流化粉末性能与球形粉末相当，成本较雾化球形粉降低60%以上，所制3D打印制品性能优异。采用SLM技术打印的纯钛流化粉成形件的氧含量为0.17±0.01wt.%，室温抗拉强度602±4.6MPa，断裂延伸率20.1±1.2%，这些数据和EOS给出的官方性能相当。 采用流化金属粉末制备的SLM成形件 基于该工艺制备的粉末能否用于SLM技术，最受质疑的是关于粉末的流动性问题。对此，北科大的研究人员发表了相关论文。研究指出，处理后的粉末相比原料粉具有更好的平滑度；除了形状的改变，5μm以下的细粉也显著减少，平均粒径从原料粉的28.6 μm增大到550℃处理后的33.9μm,这也意味着，流化处理对最终粒径范围和平均粒径的影响较小。在粉末的流动性方面，450℃处理后粉末的流动性为35.2±0.3s/50g, 它与已商用化的类似粒度范围的高球形度TC4具有相当的流动性，因此并不必过多担心铺粉的问题。 粉末原材料初始态和与处理后流化态的效果 粉末原料与处理后的形貌对比 该团队以低成本氢化脱氢粉末为原料，通过流化技术已经研制出了Ti、Ti-6Al-4V、TiTa、Nb521、NbTi等3D打印高熔点微细粒径金属粉末，供应给中国航发北京航空材料研究院、钢铁研究总院、北京隆源、上海第九人民医院等单位，应用于航天/航空发动机关键部件与医用植入体的3D打印成形，用户评价良好。该创新工艺荣获了第四届冶金青年创新创意大赛二等奖，第六届中国国际“互联网+大学生创新创业大赛”北京赛区二等奖。 南方科技大学严明教授课题组类似的钛粉成型方式。其采用的原始材料同样是氢化脱氢工艺制备的不规则、流动性极差的钛粉，与北科大不同之处在于，其采用的是机械球磨方式。球磨可以改变粉末的形状，机械合金化对材料性能具有潜在的影响机制。采用的氢化脱氢钛粉平均粒径为35μm，按照10:1的球料比进行球磨，并通以氩气防止钛粉发生氧化。在球磨过程中还需加入少量硬脂酸（至关重要），它对粉末颗粒的粉碎具有助磨效应，可以减小粉末颗粒对球磨体的粘附程度。硬脂酸的熔沸点较低，在钛粉打印过程中可以挥发去除。球磨过后，粉体呈近球形，均一度较好，流动性得到较大改善。 南科大团队处理前后粉末形貌对比，球形度显著改善 机械合金化也发生在球磨过程中，由于磨球碰撞，氢化脱氢钛粉表皮脱落会引入磨球元素，进而实现对氢化脱氢钛粉的成分改性。在优选的实施方式中，还可以在球磨处理过程中，掺入第二相粉体，以优化氢化脱氢钛粉的改性过程，使得到的近球形钛粉性能更加优良。 通过整形改性后的氢化脱氢钛粉在流动性和粒径方面是可接受的，已经具备了可打印性。采用整形改性后的氢化脱氢钛粉和优化的打印工艺，最终SLM成型件的性能远超EOS官方数据，其中抗拉强度达到900Mpa，延伸率20％，硬度也高于APC球形钛粉的打印件硬度。 END 从长远来看，增材制造比传统制造更适合处理回收材料，这仅仅是因为开始时浪费的材料数量要少得多。国际能源署 (IEA) 估计，为了实现2050年的目标，到2030年必须在清洁能源上花费4.5万亿美元。这些资金中的很大一部分很可能会用于建立先进制造和回收之间的联系。 如果不大幅度、迅速的扩大回收能力，要实现扩大3D打印的生产规模并降低碳排放的目标似乎是不可能的。废粉回收和再制造正是3D打印有可能在未来几年内获得更大规模投资的应用类型。 注：本文内容由3D打印技术参考整理编辑，转载请获得授权。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.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.破除忧虑——采用金属回收废料制造的3D打印粉末能否符合规格 3.专题：粉末可回收性因素对金属增材制造的影响及提高粉末重复使用性的方法 4.增材制造用钛合金的种类、应用、粉末制备技术，及市场用量情况