铝合金具有良好的比强度，在航天器制造、机械装备、交通等领域具有广泛的应用。随着绿色环保与循环经济的发展要求越来越高，具有特殊性能的铝合金需求越来越旺盛，如耐高温、高强度、高韧性铝合金，在兵器、船舶、航空、航天、汽车等行业中具有广泛的需求。但传统的铝合金材料难以满足这些领域内耐高温、高比强等苛刻要求，开发符合高温服役条件的耐高温铝合金具有良好的发展前景。 在刚刚过去的11月，EOS推出了业内首款适用于3D打印的耐高温高强铝合金，来不及感叹差距，国内在同技术领域也有了重要突破。陕西兴华业三维科技有限公司通过对市场深度分析，潜心研发3年，开发出一款拥有自主知识产权的耐高温、高强、高韧3D打印铝合金——AK09系列，并与3D打印设备厂商北京易加三维深度合作，经过多次产品迭代，共同研发出针对该新型材料的专用打印设备和工艺。 通过该设备打印出的材料，其性能指标如下： • 室温性能：抗拉强度500MPa，屈服强度420MPa，延伸率17%； •250℃高温性能：抗拉强度290MPa，屈服强度280MPa，延伸率18%； •350℃高温性能：抗拉强度200MPa，屈服强度200MPa，延伸率11%。 对于耐高温铝合金而言，其核心目标是保持良好的高温强度。公司前期通过研发试制，材料性能稳定，目前已开始小批量生产交付。以下为该材料分别在室温、250℃和350℃条件下的检测报告： 左右滑动查看更多 一直以来，国内高性能的3D打印粉末材料大部分依赖进口，为研发、生产、制造带来了诸多不便，而有些材料甚至对中国禁售。研发具有自主知识产权的高性能材料迫在眉睫，其不仅涉及到3D打印技术的应用范围，更关系到新产品能否实现升级换代的关键。在国外刚刚推出了耐高温应用3D打印高强铝合金的背景下，这款AK09高强铝合金不可谓不及时弥补了国内空白。 与此同时，耐高温铝合金具有广阔的应用前景。但限于对其研究起步较晚，在材料的种类、品质以及工艺技术方面仍存在较多的技术问题需要去开发与研究。尤其是针对3D打印用耐高温铝合金，随着其在航空航天、交通等工业领域发挥着越来越重要的作用，耐高温高强铝合金的开发与应用必将引起足够的重视。 注：本文背景内容参考自《耐热铝合金的发展与应用》。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.新材料——EOS推出一种耐高温应用的3D打印高强铝合金 2.高强铝合金在增材制造应用过程中的主要局限性和缺陷类型 3.性能媲美锻造，西工大黄卫东教授团队开发3D打印高强、高韧铝合金 4.当前国内外3D打印高强铝合金种类、性能信息汇总

在刚刚过去的Formnext展会上，EOS推出了一种新型铝合金材料Al 2139AM，该合金专为增材制造而设计，可在高达200ºC的高温下提供卓越性能，是EOS推出的强度最高的3D打印铝合金，超过了目前市场上的许多类似材料。改进的强度特性为客户带来了新机遇，可以在不影响强度的情况下显著减轻零件重量。 在热处理状态下，3D打印的Al 2139AM的屈服强度和拉伸强度约为500Mpa，具有高达200°C的高温耐受性和良好的耐腐蚀性。EOS指出，该材料具有快速简单的一步热处理特点，能够减少88%的热处理时间，从而能够更快的得到最终零件。同时，3D打印的Al 2139AM零件可以进行电解抛光和阳极氧化处理。 EOS推出新型适用于高温应用的高强3D打印Al2139铝合金 Al 2139AM的低密度和强度相结合，使其适用于航空、运输、赛车和航天工业等许多要求严苛的高性能应用，同时还能够为制造业提供灵活性、更好的材料管理以及生产成本管理。EOS指出，Al 2139AM及其3D打印工艺将于2022年第一季度发布。 长期以来，铝合金一直被认为是增材制造领域中的重要材料。这是由于它重量轻、强度大和耐化学性好的特点可用于许多领域，尤其是航空航天和自动化领域。根据已经明确的案例，3D打印铝合金已被美国空军、波音、梅赛德斯-奔驰、空中客车公司所采用。 EOS 3D打印的Al2139铝合金零件 EOS这种最新材料专为增材制造而设计，优于该公司的其他3D打印铝合金，如F357。实际上，铝合金高强度的获得与热处理工艺密切相关，市场范围内多种牌号的高强度铝合金莫不如此。适当的热处理可用于满足各种应用需求，如减少各向异性。空客公司开发的世界上第一种增材制造专用高强铝合金粉末材料Scalmalloy，经热处理后室温拉伸强度达到520MPa、屈服强度480 Mpa，均高于打印态；英国铸造公司Aeromet International推出的A20X铝合金粉末经热处理后拉伸强度为511 MPa，屈服强度440 MPa，伸长率为13%；中车工业研究院开发的3D打印铝合金经特定的热处理工艺，拉伸强度稳定超过560MPa，屈服强度超过500MPa，延伸率超10%。经热处理后的EOS Al 2139AM，屈服强度和拉伸强度也达到500Mpa，与当前市场的其他高强铝合金相比处于相近水平，超过传统使用的AlSi10Mg等普通铝合金。 Al 2139的化学成分及其在搅拌摩擦焊制备后，经不同热处理所达到的性能 搅拌摩擦焊制备的Al2139经T3热处理后不同温度下的机械性能 根据3D打印技术参考查阅到的有关资料，Al 2139是一种是在Al-Cu-Mg合金基础上，通过添加微量Ag元素而开发出来的一种2000系铝合金，其具有良好的损伤容限性能、耐热性能和抗弹性能，有可能被用于下一代超音速飞机蒙皮和战车装甲等领域。NASA针对该材料的技术资料显示，Al 2139合金可通过常规应力消除和人工时效方法进行加工，但不需要像常规2XXX合金那样进行冷变形处理，可以开发具有吸引力的强度、韧性和抗疲劳裂纹扩展能力的应用组合。与此同时，该合金的性能在所有厚度下都保持不变，这与在比较中观察到的其他合金不同，因此对于在地面、飞机和航天器中的广泛应用具有重要价值。 注：本文内容来自3D打印技术参考。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.国产「高流动性」3D打印铝合金粉末获批量应用 2.铝合金大尺寸构件3D打印一体化制造的需求、限制因素及进展 3.高强铝合金在增材制造应用过程中的主要局限性和缺陷类型 4.当前国内外3D打印高强铝合金种类、性能信息汇总 EOS 高强铝合金 高温应用 Al 2139

当前，国际汽联新批准了两种可用于2021赛季3D打印的高性能铝合金：A6061-RAM1和A2024-RAM2。这两种材料都具有较高的比强度，可以为汽车节省更多重量。同时还批准了其他几种3D打印金属材料，包括Inconel 625、钴铬合金以及其他牌号的钛合金和钢材料。 截至目前，被国际汽联批准的3D打印金属材料包括：• 铝合金：AlSi10Mg，AlSi7Mg，Al Cl-30AL • 颗粒增强铝合金：A20X，2024-RAM2、6061-RAM2 • 铝镁合金：Scalmalloy • 钛合金：1级，2级，Ti6Al4V，Ti5553，Ti6242。 • 钢合金：316，304，MS1，15-5PH，17-4PH，300M，4140。 • 高温合金：Inconel 625，Inconel 718，钴铬合金。 • 不含铍的铜合金。 关于3D打印高强铝合金的种类，可以查看《当前国内外3D打印高强铝合金种类、性能信息汇总》；关于钛合金Ti5553、Ti6242，可以查看《可替代Ti6Al4V | 航空航天结构应用和增材制造工艺的极佳候选材料》；关于铝合金3D打印存在的问题，可查看《铝合金在增材制造应用过程中的主要局限性和缺陷类型》。其他材料问题，查看延伸阅读。 无法忽视3D打印技术的细分领域 一级方程式赛车是国际汽车联合会 (FIA) 认可的最高级别的赛车，这意味着 F1 赛车是世界上最快的公路赛道赛车，能够达到 370 公里/小时（230 英里/小时）。要让汽车跑得这么快，需要大量的工程设计，每个F1车队都使用尖端技术来保持竞争力，3D打印是其中的关键技术之一。 轻巧且符合空气动力学，是达到保证速度的重要因素，这是3D 打印技术最为擅长的两件事。工程师在火箭和战斗机上采用 3D 打印的原因与 F1 团队使用该技术的原因相同：减轻重量和设计自由。不仅外部零件需要符合要求以减少阻力，而且 F1 赛车对于它能实现的马力来说显得体型非常小，因此所有内部零件都必须占用尽可能小的空间。许多组件必须相互嵌套，并且必须设计为能够适合任何可用空间，因此没有比 3D 打印更好的方法来制造此类零件。 阿尔法·罗密欧 此外，F1车队基本上每年都会制造新车。每年重新制造同一辆车已经非常困难，而且这涉及到研发改进、测试、检查和练习时间。很明显，如果车队不依赖3D打印个性化、快速无模制造的特点，将难以实现生产零件的迭代。 在2020赛季，阿尔法罗密欧车队“C39”配备了143个3D打印零件，分别为58件钛合金、19件高性能铝合金以及66件普通铝合金，类型涵盖底盘插件、冷却回路管道、安全结构、轻型整流罩以及其他车身零件等。使用3D打印生产这些零件将汽车的重量减少了至少2％，这对F1赛车的性能而言意义重大。 阿尔法·罗密欧C39和C41上的3D打印材料和零件数量  为进一步提升赛车性能，阿尔法•罗密欧进一步增加了2021赛季新款赛车C41中3D打印零件使用量，达到304个。其中AlSi10Mg、Scalmalloy超级合金、Ti64和不锈钢零件的比例分别为40％、36％、22％和2％，这些不同材料的零件分布在赛车中的不同位置，使得C41上面的3D打印零件的总重达到14860g，相比C39的13140g稍重。  3D打印的赛车管道盖（图片来源：阿尔法罗密欧赛车） 汽车制造商已经越来越多地将拓扑优化和衍生式设计作为开发具有最终用途应用的3D可打印部件的一种手段。 2021赛季纳斯卡杯赛，STEWART-HAAS赛车也采用3D打印减轻重量、提高性能。Stewart-Haas与Autodesk合作，成功使用Fusion 360衍生式设计软件，使制动踏板重量减轻了32%，同时提高了刚度和整体安全性。通过雷尼绍RenAM 500Q系统3D打印，改进后的踏板已安装在Cole Custer的 750 bhp福特野马上。 在去年，Fraunhofer IAPT与菲亚特合作，将其一辆跑车的12个部件整合到一个3D打印的悬架部件中，重量比原始部件减轻了36%。  Stewart-Haas与Autodesk合作3D打印的制动踏板 菲亚特将跑车的12个部件整合到一个3D打印的悬架部件中 保时捷3D打印的铝合金活塞 同样的，保时捷还与通快和马勒合作，为其旗舰911超级跑车3D打印了升级后的发动机活塞。使用AI主导的设计方法，制造商已经能够将冷却管道集成到实验活塞的“冠部”中，一旦安装，就可以有效地为车辆发动机增加30马力。  在刹车制动方面，过去几年已经有几家汽车公司考虑采用3D打印制造相关部件。2019年7月，英国公司Carbon Performance使用其专有的平台，3D打印了刹车卡钳；此后不久，布加迪成功对其3D打印的制动卡钳进行了成功演示。 END 从国际汽联公布的3D打印金属材料清单可以看出，有很多材料并不是当前主流使用的3D打印材料，很多属于并未得到充分验证的新开发材料。因此也可以看出该领域对3D打印技术以及新材料的需求程度。如文中指出，航空航天和汽车领域对3D打印技术具有共同的需求，复杂零件制造、轻量化、小批量快速生产。当一个领域深刻认识到这项技术的特点，你会认为，3D打印技术，真香。 注：本文内容来自3D打印技术参考。欢迎转发主编微信：2396747576; 硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.从143到304，多材料3D打印为汽（赛）车提速、增效、降本 2.布加迪3D打印再创新高，小身躯，大力量 3.福特公司看重铝合金粘结剂喷射3D打印 4.从实验室走向生产线，3D打印的未来就是汽车轻量化的未来

近日，美国航天局（NASA）喷气推进实验室（JPL）采用一种不同于基于激光或电子束的增材制造工艺生产了一种铝合金航天器用热交换装置。采用新设计的热交换器取代了在长期任务或极端条件下可能出现故障的数十个小零件和接头，不仅对太空应用而且在石油钻井和航空等领域都有潜在益处。NASA JPL 技术专家表示，该工艺所能解决的不仅是一个任务的一个问题，同时将为NASA和工业界解决一类问题。该工艺就是由Fabrisonic公司推出的超声波增材制造（UAM）技术。 超声波增材制造实现了铝合金热交换器的整体制造 超声波增材制造的技术原理 超声波增材制造（UAM）是基于传统的 “超声波焊接”工艺，其利用高频振动波传递到两个需焊接的物体表面，在加压的情况下，使两个物体表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合。而当这种焊接方式被应用到3D打印机上时，也就成就了这项新的3D打印工艺——“超声波增材制造”。 超声波增材制造原理 超声波增材制造能够实现不同金属间的冶金结合 超声波增材制造采用金属薄片为材料，能够实现真正冶金学意义上的熔合，并可以使用各种金属材料如铝、铜、不锈钢和钛等。UAM的制造过程包括通过超声波逐层连续焊接金属片，并不时通过机械加工来实现指定的3D形状，从而形成坚实的金属物体。通过结合增材和减材处理能力，UAM可以制造出深槽、中空、栅格状或蜂窝状的内部结构，以及其它复杂的几何形状，这些结构和形状通常无法使用传统减材制造工艺完成。此外，该技术的重要优势是能够制造多金属零件。 超声波增材制造生产多材料一体化构件 自 2011 年成立以来，Fabrisonic 已多次与 NASA 合作。2018 年，Fabrisonic和NASA JPL开始探索如何使用超声波增材制造来生产 3D打印热交换器。当时，3D 打印组件通过了NASA的质量控制测试，并被认为可以在太空使用。今年早些时候，NASA JPL宣布他们使用 Fabrisonic的设备为卫星开发了价值更高的3D打印热交换器。 3D打印的散热器由铝和铜两种材料构成，可以让热量更均匀地分布在整个表面 在太空中，极端温度可能会有数百度变化。热交换器可以通过吸入或排出热量来帮助航天器内部保持稳定温度。热交换器通常内置流道，并连接到带有支架和环氧树脂的金属板上。传统上，热交换器由多个相互连接的部件组成，这会给设备带来许多潜在故障风险，NASA JPL选择采用UAM技术3D打印一体化的热交换器。 ‍由UAM技术3D打印的大尺寸热交换器 事实证明，整体制造可以使组件的可靠性得到显著提高，并降低长期太空任务或地球极端条件下的故障可能性。3D打印热交换器还带来了性能提升，与通过传统方法制造的热交换器相比，重量减轻了约 30%，性能提高了30%。除此之外，这项技术在几天之内便完成了这种复杂结构的零件生产，缩短了NASA航天器的开发周期。 含有内部通道的铝铜复合材料部件 除铝和铜的一体化制造之外，NASA JPL还利用Fabrisonic的UAM 技术实现了金属钽与铝合金部件的结合。为保护电子组件免受强烈空间辐射并保持组件尽可能轻巧，NASA JPL在铝合金航天部件的中间添加了能够抗辐射的金属钽层，从而获得了既抗辐射又极轻的3D 打印组件，该组件的每种金属特性均保持不变并能按预期运行。 除以上应用之外，NASA还于2020年在 SBIR项目中使用UAM技术成功将不同的非晶合金与其他金属合并来克服腐蚀问题。 超声波增材制造生产内置传感器的“智能结构” 因为金属没有被加热焊接，UAM技术可以在零件的制造过程中嵌入电子装置同时不会发生损坏。过去使用常规焊接技术加工智能材料所面临的最大挑战就是，材料融化往往会大大降低智能材料的性能。因为UAM工艺是固态的，不涉及熔化，这个工艺可以用来将导线、带、箔和所谓的“智能材料”，比如传感器、电子电路和制动器等完全嵌入密实的金属结构，而不会导致任何损坏。因此，超声波增材制造非常适用于“智能材料”的打印以及“智能结构”成形。 内置电子装置的“智能结构” NASA在其航空测试中利用通过UAM技术打印的光纤传感器来检测商用机身的弱点和性能问题。这些传感器使用UAM技术内置于铝合金零件内部，能够获取有关金属健康和性能的准确、实时数据。同时，由于外层金属的保护，传统器可以在太空等恶劣环境中工作。除此之外，NASA还于 2019年采用UAM技术将传感器直接3D打印到了燃料管道中，用来收集低温燃料管道中的数据，以更好地了解发动机的运行情况。 内置传感器的发动机燃料管道 UAM可以结合智能材料本身的特点随时改变不同结构零部件材料的特点，因此UAM技术具有以下优势： （1）高速金属增材制造，成形复杂结构。UAM与传统3D打印技术一样，同样具有成形的高效性与高复杂性，属于自由净成形工艺。（2）固态焊接可以实现：异种金属的结合、包层、金属基复合材料、“智能”或反应式结构。UAM工艺是基于传统的电磁波焊接技术，因此，成形过程可以实现固态焊接，实现异种金属的链接或包层。（3）低温工艺可以实现：电子嵌入防篡改结构、非破坏性、完全封装的光纤嵌入。 END UAM工艺不需要高温环境，在低温下就可以实现制造过程，因此，对于那些在高温下会改变本身特性的材料而言，UAM可以轻松实现复杂结构的成形或者对需要封装的嵌入结构实现制造。基于传统工艺的新型3D打印形式正在使增材制造工艺的种类更加丰富，同时也满足了更多的制造需求。除超声波增材制造工艺外，3D打印技术参考在往期文章中提到的搅拌摩擦焊也是其中一种。 欢迎转发主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.无须高能热源、不需气体保护，能以10倍速度成型的金属3D打印技术 2.国家科技重大项目「微铸锻铣磨」增减材复合制造机床通过验收 3.基于SLM的增减材混合制造新形式：激光熔融与超快激光切割相结合 4.南科大：一种新型抛光技术，可获得纳米级超光滑表面

在过去二十年中，增材制造工艺已广泛应用于许多工业领域中的复杂形状部件的制造，其主要应用领域之一便是航空航天工业。由于极高高的强度-重量比以及出色的可加工性，高强铝合金在航空航天业广泛使用。然而，增材制造工艺对高强铝合金的适用性仍然受到增材制造工艺中几种不可忽略的问题和缺陷的限制。多年来，人们致力于减少或消除这些缺陷，从而扩大了增材制造在高强铝合金中的应用范围。 高强铝合金在增材制造应用过程中的主要局限性 由于某些类型的缺陷会影响高强铝合金3D打印组件的质量，因此该技术在航空航天领域的使用仍然受到限制。另一个关键问题是，缺乏针对3D打印组件的全面、公认的质量标准，这限制了航空航天行业对该工艺的使用。目前，只有极少数的铝合金可以被适当地改性，同时由于3D打印过程中发生的热循环而导致的凝固相关问题，2xxx和7xxx系列合金很难通过3D打印加工。在3D打印的2xxx和7xxx高强铝合金产品中已经观察到了各种类型的缺陷，为了消除或避免缺陷并克服加工困难，需要对合金进行化学成分改性并开发相关国内工艺。 航空航天业未能广泛使用3D打印工艺来生产高强铝合金结构件的原因主要包括以下几方面： 3D打印工艺受到部件尺寸和生产速度的限制，导致该工艺在大型航空航天部件的生产中尚无竞争力。例如，通过增材制造工艺生产的最大的航空部件重约750千克，长4.7m、宽1.7 m、高0.5m。该部件旨在展示3D打印在生产下一代波音777x喷气式飞机的组件中的应用。然而，这和波音747客机64.3 m的翼展相比，相距甚远。航空航天业最重要的两个优先事项是安全保证和风险管理，这要求航空航天部件具有高精度和一致性。然而，目前只有少数几种3D打印工艺可以生产尺寸公差为30–40μm的组件，但航空航天公司要求的组件的尺寸公差通常小于10μm。因此，不能每次都获得航空航天部件的所需尺寸精度，并且为了达到所需尺寸而对零件进行机加工会导致额外的制造步骤和成本。 各工艺所能达到的最高尺寸精度 航空航天部件具有严格的质量认证体系，对于关键部件（如发动机涡轮叶片）非常重要。然而3D打印在航空航天业中的质量管理和认证方法仍在制定中，其复杂性在于缺乏关于增材制造的航空航天部件的失效机制，特别是对疲劳失效的理解。 近年来，已经建立了许多与金属增材制造有关的标准。但是，其中只有少数几个适用于航空航天领域，包括SAE AS9100和MSFC-STD-3716。标准的不足严重影响了3D打印工艺的广泛应用，制造商也多将重点放在开发此类标准上，以推动技术发展。与此同时，由于增材制造过程中物理过程的复杂性，现有的无损检测手段在孔隙、气体夹杂和裂纹等缺陷检测中可能存在问题，需要制定专门的测试方法。 高强铝合金增材制造过程中产生的主要缺陷 由于制造过程和合金本身的特性，在2xxx和7xxx高强度铝合金的3D打印零件中会发生几种类型的缺陷，包括开裂、孔隙、球化以及挥发性合金元素的氧化和蒸发等。 1. 开裂 在3D打印过程中会由于多种原因而产生裂纹，其中包括孔隙的存在（充当裂纹的起始位置）以及制造过程中加热和凝固的影响。铝合金3D打印过程中的裂纹可分为液化裂纹和凝固裂纹。液化是当施加热量时微观结构中某些成分的选择性熔化。例如，具有低熔点的第二相粒子或具有高偏析度的晶界可能具有比基体低得多的熔点，因此开始局部熔化，从而导致这些位置处的脱粘。液化裂纹的倾向与合金元素的高浓度和可热处理铝合金的高热导率特性以及高激光功率和/或高扫描速度有关。相比之下，凝固裂纹发生在凝固的最后阶段，此时液体流动不足以填充凝固金属之间的间隙，这种类型的裂纹与较大的凝固范围有关。凝固裂纹是高强度铝合金增材制造中非常普遍的现象，特别是对于2xxx铝合金。在合金的凝固过程中，柱状晶粒沿热梯度方向扩展，同时沿晶界收缩，从而导致裂纹形成。在凝固的最后阶段沿着晶界可以观察到凝固裂纹的形成和扩展。 3D打印铝合金零件中的裂纹 2. 孔隙 孔隙是高强度铝合金增材制造中最常见的冶金缺陷之一，特别是在涉及激光的情况下。它可以分为收缩孔、气孔和熔合缺陷。与孔隙形成有关的几个因素包括扫描策略、热裂解、扫描速度以及所用的保护气体等，即使优化了工艺参数，仍然可以观察到一定程度的孔隙。在SLM工艺中，孔隙的常见类型是锁孔和冶金孔。激光扫描后形成的气孔会留在零件表面以下，其中锁孔（> 100μm、形状不规则）大多在快速的激光扫描速度下形成，而冶金孔（<100μm、球形）多在缓慢的扫描速度下形成。由于铝合金粉末的不完全熔化或层与层之间的熔合不良，可能会出现其他类型的孔。 3. 球化和卫星球 考虑到最小表面能的原理，当与基材接触不良时，由于表面张力，3D打印过程中的液态金属可能会收缩为球形，这就是球化现象。球化作用会导致铝合金表面熔合不良，固化层表面粗糙，从而导致零件质量降低。高强铝合金在3D打印过程中的球化通常与熔化过程有关，同时，液滴飞溅和润湿性差也可能导致形成球化现象，当下部熔池中达到足够的熔化水平时，球化现象会减弱。卫星球的产生是另一钟表面缺陷，就微观结构和形态而言，它与球化略有不同。卫星球表面缺陷是由粘附在表层的粒子组成，并高度依赖于扫描速度。有关研究指出，在扫描速度为250 mm / s的情况下，观察到AlSi10Mg中卫星球的形成要比500 mm / s或750 mm / s时少得多。 a）扫描速度为750mm/s时AlSi10Mg中的球化和卫星球缺陷（b）6061铝合金氧化膜SEM图像 4. 氧化 另一个降低铝合金3D打印零件质量的问题是打印过程中发生的氧化。 氧化铝的热力学稳定性使得难以除去铝合金粉末表面产生的氧化膜。有研究人员分析了激光熔合6061铝合金和Al-12Si过程中熔池各点氧化皮的形成机理。在他们的研究中，熔池表面的氧化皮咋激光照射后蒸发，确定了搅动熔池的Marangoni力是破坏氧化皮的最可能原因。氧化物由于残留在熔池两侧，形成了区域性的孔隙。 在打印过程中，虽然腔室中充入了惰性气体，但粉末中仍有0.1–0.2％的氧气残留，这也导致了在逐层熔化的过程中存在氧化的发生。此外，氧化还会导致合金粉末团聚，使铺粉变得不均匀，导致零件的结构完整性和精度下降。 铝合金不同区域的熔化和润湿是通过氧化物的解离或破坏来控制的，而不是通过不同区域的熔化。通过控制氧化膜的形成，可以调节铝合金打印零件的质量，因此，需要密切关注打印过程中的氧含量。 5. 挥发性合金元素蒸发 在应用相对较高功率密度的增材制造工艺中，如果合金中某些元素的熔点低于合金母材熔点，则可能会发生选择性蒸发。由蒸发引起的成分变化将改变材料的耐腐蚀性、机械性能和凝固组织。目前研究主要集中在高强铝合金SLM加工过程中挥发性合金元素（如Zn、Mg和Li）的蒸发，目的是提高材料的加工性能。有研究人员评估了几种用于SLM的高强铝合金的适用性，打印后化学成分发生了明显变化，尤其是锌和镁的含量。   SLM工艺后高强铝合金化学成分变化（wt％） END 在过去二十年中，增材制造工艺已广泛应用于许多工业领域的复杂形状部件制造，其主要应用领域之一便是航空航天业。由于极高的强度-重量比以及出色的可加工性，高强铝合金在该领域广泛使用。然而，增材制造工艺对高强铝合金的适用性仍然受到几种不可忽略的问题和缺陷的限制。多年来，人们致力于减少或消除这些缺陷，从而扩大了增材制造在高强铝合金中的应用范围。 在后续的文章中，我们将介绍最小化或消除缺陷的方法，也可进入QQ群提前查看相关资料。 注：本文内容来自3D打印技术参考。欢迎转发主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址：延伸阅读： 1.铝合金大尺寸构件3D打印一体化制造的需求、限制因素及进展 2.当前国内外3D打印高强铝合金种类、性能信息汇总 3.华中科大：开发用于增材制造的新型抗裂纹、高性能铝合金 4.铝和钛：航空航天增材制造的绝佳选择

高强铝合金由于优秀的比强度已成为商用和军用飞机主要的结构材料。对于大多数对安全至关重要的应用，高强度和高韧性是对结构材料的关键要求。然而，强度和韧性通常相互排斥，韧性会随着强度的提高而降低，导致设计者可以安全使用的高强度铝合金的屈服强度受到限制。 近期，西北工业大学黄卫东教授课题组开发了一种采用SLM技术3D打印的Sc/Zr改性Al-Mg和Al-Mn基合金，具有良好的强度和韧性组合，实现了与高强度7xxx锻造铝合金相当的高屈服强度，为制造高强、高韧铝合金提供了一种有效的策略。 激光增材制造铝合金及其复合材料的力学性能 通常，断裂韧性与裂纹尖端和局部微观结构之间的相互作用有关。特别地，采用SLM技术3D打印的Al-Mg（Mn）-Sc-Zr合金不仅具有超细第二相颗粒，而且在整个熔池中还存在明显的的非均相α-Al基体组织（混合了等轴晶和柱状晶）。此外，激光轨迹的重叠进一步在宏观尺度上产生了空间非均匀的微结构。因此，其断裂韧性与裂纹尖端以及超细非均匀微观结构之间的相互作用有关。 本研究中的Al-Mg-Sc-Zr粉末采用真空感应气体雾化(VIGA)工艺制备，粉末化学成分为Al-4.66Mg-0.48Mn-0.72Sc-0.33Zr-0.12Fe-0.03Si(wt.%)，并使用EOS M280 3D打印机制造。采用优化的工艺参数可实现高于99.4%的致密度，打印完的样品在325°C下直接时效4小时（峰值时效），以引入二次Al3(Sc,Zr)析出物实现沉淀强化。 以往有研究发现，采用SLM技术打印的Al-3Mg-0.2Sc-0.1Zr(wt.%)合金由柱状晶粒构成。而在本研究中，由于提高了Sc、Zr的含量，获得了由细晶粒和粗晶粒交替组成的非均匀晶粒组织。在熔池尺度上，显微组织由熔合边界处的等轴晶带和熔池内部的扇形柱状晶区组成，异质晶粒结构的起源归因于整个熔池中初级Al3(Sc,Zr)相（有效的成核位点）的不均匀沉淀。由于原生Al3的富集(Sc,Zr)颗粒和高冷却速率，等轴晶粒带中的晶粒被显著细化为超细晶粒(0.1–1μm)，其比铸态Al-0.7Sc合金（25±2.7-70±4.6μm)小一个数量级。 SLM制造的Al-Mg-Sc-Zr 合金的力学强度、表面粗糙度及断裂韧性数据 传统的高强度锻造铝合金通常包含三种类型的第二相颗粒：在凝固过程中形成的粗颗粒（直径约1-10μm）；在铸锭均匀化过程中形成的中间弥散体（直径约0.1μm）；以及在时效过程中形成的纳米级沉淀物实现了沉淀强化。与传统锻造铝合金相比，SLM加工的Al-Mg-Sc-Zr合金中第二相颗粒特征的关键区别在于成分颗粒的显著细化。由于熔池凝固过程中的高冷却速度，组成颗粒的尺寸被超细化至50-200nm，体积分数约为1%。因此，直接时效后合金的成分和弥散颗粒很难区分。在直接时效过程中，在α-Al基体中形成了纳米级（半径约2nm）的二次Al3(Sc,Zr)析出物。 由于缺乏与晶粒超细化相关的位错积累，该合金在拉伸试验期间表现出较低的屈服伸长率和整体应变硬化能力。试验结果表明，该合金的抗拉强度各向异性较低，而延展性体现出各向异性的特点。将SLM 加工的Al-Mg-Sc-Zr 合金的强度和韧性与传统的2xxx、7xxx 和Al-Li 锻造铝合金进行比较发现，前者具有良好的强度和韧性组合，性能堪比7075-T651高强锻造铝合金。 所开发的铝合金的应力应变曲线及其与传统高强铝合金的强韧性比较 从断裂力学的角度来看，金属基材料的断裂过程可以看作是内在损伤/增韧和外在增韧过程的综合结果。内在损伤取决于微观结构的特征，一般涉及裂纹尖端前塑性区第二相粒子的开裂或脱粘以及基体相的晶间或穿晶断裂等过程，内在增韧机制阻碍了可能的损害行为。相比之下，外部增韧机制如裂纹偏转和裂纹从I型方向分叉，通常会导致I型裂纹扩展驱动力的损失。 SLM处理的Al-Mg-Sc-Zr合金的内在损伤/增韧和外在增韧机理 据报道，铝基合金的固有损伤过程取决于多尺度第二相粒子的特性。通常，纳米析出物在很大程度上控制了滑移和变形行为，并间接影响合金的断裂韧性。组成颗粒和分散体通过影响空隙的成核、生长和聚结直接影响断裂韧性。当基体塑性变形时，大的组成颗粒很容易开裂，而中间弥散体具有较强的抗裂纹能力。 总之，对于SLM处理的Al-Mg-Sc-Zr合金，由于熔池凝固过程中初生Al3(Sc,Zr) 相的高冷却速率和不均匀析出，在合金中获得了超细且非均质的显微组织。成分颗粒的超细化促进了内在增韧，而非均质 α-Al 基体微观结构诱导了外在增韧机制，如裂纹偏转或分支等。尽管由于二次Al 3 (Sc,Zr) 纳米析出物导致的有序平面滑移导致脆性裂纹，但断裂韧性通过与超细和异质微观结构相关的多种内在/外在增韧机制得到有效改善。这项研究展示了一种制造高强度和高韧性铝基合金的新策略。 注：本文内容来自3D打印技术参考。欢迎转发主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.西南交大采用X射线三维成像揭示3D打印铝合金疲劳行为的各向异性 2.华中科大：开发用于增材制造的新型抗裂纹、高性能铝合金 3.铝合金大尺寸构件3D打印一体化制造的需求、限制因素及进展 4.当前国内外高强铝合金种类、性能信息汇总

3D打印技术的进步已经改变了热交换器的制造方式。传统制造路线无法实现的复杂、自由设计，可以通过3D打印轻松实现。热交换效率的提高以及重量、体积、制造成本的降低是3D打印可以提供的其他优势。与传统批量生产方法相比，3D打印所涉及的工艺参数优化、表面粗糙度控制、支撑结构去除、后处理要求、兼容原材料和成本竞争力一直争议不断。但尽管存在挑战，采用该技术已经成功实现了金属、聚合物和陶瓷材料的热交换器制造。在本篇文章中，3D打印技术参考重点分析粗糙表面、微通道、表面积和晶格结构等因素对3D打印热交换器的性能影响。当前的研究发现，金属3D打印的表面粗糙度是影响热交换器性能的关键考虑因素；与预期设计相比，制造尺寸的偏差也非常显著，特别是当尺寸接近制造极限时。随着3D打印技术在最终产品表面质量、尺寸精度和实现更小尺寸精度方面的不断提高，热交换器的换热性能可能进一步提高。 表面粗糙度对热交换性能的影响 表面粗糙度是通过粉末床熔融技术制造不同类型金属热交换器的常见和关键考虑因素。3D打印的热交换器产生的表面粗糙度可能比通过传统方法制造的相同热交换器高一个数量级。小尺寸通道中固有的表面粗糙度更严重影响传热效率。因此，有必要正确评估表面粗糙度并系统收集相应工艺参数的数据库。 3D打印的飞机电机热交换器，最佳翅片密度可优化热交换效率 在led的热管理方面，拓扑优化散热器比栅格结构具有更好的性能 制造尺寸的显著偏差可能与预期设计的偏差高达约20%，这也会影响微通道热交换器的热工水力性能。一些研究报告称压降受由此产生的有效通道尺寸而不是粗糙度的影响，而一些研究报告称压降是受表面粗糙度的强烈影响，另有研究认为粗糙度与通道水力参数的比率更适合分析压降特性。对增材制造技术引入的表面粗糙度对传热机制的影响分析表明，决定热交换器传热效率的不仅包括粉末颗粒的尺寸，还有粉末颗粒的形状及其与热交换器表面之间的附着。 最小特征尺寸和制造精度对热交换性能的影响 型化电子设备的发展推动了开发小型散热器的需求，这些散热器可以耗散非常高的热量，确保延长系统的使用寿命。先前对微通道的研究已经证明它们具有消散高功率密度的能力。微通道换热器的典型特征是压降大，这可能是由于通道中的流动分布不均和较长的流向流动长度造成的。歧管微通道换热器作为传统微通道换热器的替代品，歧管结构放置在平行运行的微通道的顶部，并通过多个入口和出口分配冷却剂流体。这种配置中的流动长度减少，改善了热交换器的水力特性。但传统上歧管和微通道是分开制造的，再通过一种粘合技术连接在一起，这个过程会增加交货时间，如果操作不当会影响性能。 夹层壁圆柱体强制对流传热示意图 利用晶格结构近似法和梯度法优化晶格密度分布的热交换器 增材制造技术可以将歧管和微通道以单个部件进行制造，并确保两个组件之间具有的适当接口。更复杂和优化的通道设计也可以通过该技术实现，这对于传统技术来说可能非常具有挑战性。研究发现，将不锈钢翅片的厚度从150μm减小到50μm可以将换热效率可以提高20-40%，将歧管的厚度从300μm减小到150μm，可以将换热效率提高10-30%。对由不锈钢、钛合金和铝合金打印的微通道进行研究发现，翅片和微通道的尺寸误差约20%，此外由于残留粉末，部分通道存在堵塞。与钛合金相比，不锈钢样品的尺寸误差更为突出。具有相似几何形状和预期尺寸的三个样品的传热系数和压降参数的差异归因于制造过程中出现的不准确。未来，如果3D打印可以达到更高的制造极限和精度，热交换器的换热效率将会进一步提高。 蜂窝结构具有更高的热传递性能 多孔材料包含大量空隙，增强了相对于整体块状材料的结构和功能特性。商业采购的金属泡沫就是这样一种多孔材料，据报道它具有良好的热和机械承载能力。周期性排列的晶格结构材料已经被结构工程师广泛探索，与随机开孔泡沫金属相比，单元格的自聚焦拓扑可以提供更好的强度和刚度特性。增材制造不仅可以自由制备具有定制形态参数的晶格，还可以将整个蜂窝结构打印在基板上，从而消除了额外的热界面材料阻力。 3D打印的新型分层分形体积太阳能吸收体，总体热转换效率与传统碳化硅整体蜂巢相当 不同的单元拓扑结构 GE 3D打印的镍基高温合金热交换器用于高温高压环境中 蜂窝结构具有更高的热传递和压降，但总体优势取决于单元拓扑结构，主要的传热机制决定了蜂窝结构在特定应用中能否使用。例如，在强制对流中表现最好的蜂窝结构在自然对流中可能不是最好的。仿生技术可以极大地激发3D打印技术制造复杂仿生蜂窝结构的可能性。一种具有三重周期最小表面的结构被证明具有更高的表面-体积比和高有效的导热性。 END 增材制造技术作为制造实验室和商业规模热交换器的可行选择，正在显著提高热交换的效率，并减轻重量和成本。虽然增材制造技术在生产优化和复杂的几何形状方面优于传统技术，但零件质量相对较差。增材制造技术的肯定有用，但需要做具体和系统的大量验证。当前的3D打印技术还无法替代传统方法，但3D打印技术的不断进步，将逐步解决这些固有缺陷，从而生产出轻量、多功能和高效的热交换器。 注：本文内容来自3D打印技术参考。欢迎转发主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.由GE赞助的热交换器增材制造设计挑战赛有哪些先进结构 2.纯铜热交换3D打印工艺的发展：从SLM、3DP、FDM到DLP 3.当前国内外高强铝合金种类、性能信息汇总 4.新趋势：使用多工艺融合开发3D打印多材料梯度合金

在天问一号探测器上，航天六院研制交付了着陆巡视器和环绕器的推进分系统，共计48台大大小小的发动机。它们分别为着陆器着陆过程悬停、避障及缓速下降过程提供可靠动力，为环绕器系统提供轨道转移、制动捕获、轨道调整以及姿态控制所需的精准动力。当进入合适的着陆时机，天问一号在3000N发动机作用下，下降到距离火星100km的高度，实现环绕器和着陆器分离。为使着陆巡视器降低运行速度达到着陆要求，作为着陆巡视器主发动机的7500N变推力发动机接续发挥关键作用，为着陆巡视器动力减速、悬停避障和缓速下降等软着陆任务提供轨控推力。祝融号探测器着陆该型发动机是六院研制团队在借鉴探月任务中7500N变推力发动机工程经验基础上，根据火星探测任务全新设计制造的发动机。并且相较之前探月任务中同样推力的7500N发动机，为了满足火星探测器安装结构要求和减重需求，并提升发动机性能，研制团队首次在我国开展深空探测的航天器上将推进分系统发动机燃烧室从以往的低室压方案改进为中室压方案，从而保证了相同推力情况下，发动机体积更小、性能更高。制造过程中，改进型7500N变推力发动机与以往7500N发动机的性能和推力一样，但重量和体积只有以前发动机的三分之一，结构也更加优化、紧凑。发动机的对接法兰框还首次采用3D打印技术，“一次打印成型”避免大余量去除原实心棒材或锻件引起的变形，也保证了发动机与总体对接的质量稳定性。 祝融号火星车 “天问一号”探测器由航天五院抓总研制。在 “天问一号”的研制过程中鑫精合作为增材制造解决方案提供商，采用激光选区熔化成形技术（SLM）制造交付产品 30 余项，激光沉积技术（LDM）制造交付产品 9 项。在减重、特殊功能实现等多个维度解决火星登陆项目研制工艺技术难题。减重、减体积为关键指标——材料和结构是关键在以上报道中，减重、减体积属于关键指标。3D打印在复杂结构制造方面的优势无疑能够帮助这两个指标更容易实现。减重即为轻量化。轻量化的实现途径主要有三大方面：一是材料的优化设计和应用；二是产品结构的优化设计；三是先进制造技术的开发应用。三者相辅相成不仅可以实现最终产品减重，同时也将减少构件体积。轻量化材料就是可以用来减轻产品自重且可以提高产品综合性能的材料。材料轻量化，指的是在满足机械性能要求的前提下，通过采用轻量化的金属和非金属材料实现重量减轻的方法。在当前的轻量化材料中，钢铁仍然保持主导地位，但在天问一号上面使用钢铁减重，这显然不可能。而当前3D打印领域最主要的轻量化材料无非就是铝合金和钛合金，因此，这两类材料很可能被天问一号探测器使用。并且，关于铝合金和钛合金，及其特殊结构的应用已经不乏案例。2018年5月21日，嫦娥四号中继星“鹊桥”在西昌卫星发射中心成功发射，这是航天529厂首次实现3D打印产品的在轨应用。该星上面的斜动量轮支架便是采用铝合金3D打印生产和制造。 动量轮支架打印成品及在中继星上的装配图（来源：altair） 2019年发射的千乘一号整星结构采用面向增材制造的轻量化三维点阵结构设计方法进行设计，并通过铝合金增材制造技术一体化制备；在其他卫星产品上，铝合金点阵和拓扑优化结构产品、钛合金激光送粉3D打印产品、钛合金激光铺粉3D打印产品也已实现在轨应用。2020年，我国新一代载人飞船实验船成功验证。此次试验船搭载了星驰恒动公司研制的60余件金属3D打印产品，涉及三维点阵类轻质材料结构产品、热管理功能类产品、复杂形状直属件产品等多种类型。与此同时，新一代载人飞船直径达4米的超大尺寸整体钛框架也由3D打印工艺制造，成功实现了减轻重量、缩短周期、降低成本等目标。新一代载人飞船试验船的成功返回也标志着超大尺寸关键结构件整体3D打印技术通过大考。 新一代载人飞船试验船返回舱及采用激光沉积3D打印制造的返回舱防热大底框架实物 除此之外，与天问一号当前同在火星的毅力号上面同样也包含3D打印产品，公开报道共有11件，其中5件为钛合金的精密X射线光谱仪外壳。钛合金的高强度质量比使其重量比常规生产的零件少了3到4倍。从以上应用案例不难看出，钛合金和铝合金是当前卫星、探测器3D打印应用的重要材料，而点阵和拓扑优化结构为减重、减体积进一步贡献作用。火星探测器的着陆成功，标志着增材制造技术在航天深空探测领域应用迈出开拓性的重要一步。 这些材料和结构助力“天问一号”成功落火 在天问一号着陆火星的过程中，面临被烧毁或者坠毁的风险。任务能否成功，取决于“天问一号”的结构和采用的材料，对此官媒对此进行了介绍。以下便是为保障探测器顺利着陆和正常工作发挥作用的先进材料和结构（内容来源于《中国航天报》等媒体）： 1. 超轻质的蜂窝增强低密度烧蚀防热材料：应用于火星探测器上气动加热最严重的大底结构及大底拐角部位。 作用：在探测器着陆的阶段，该材料表面与火星大气摩擦并发生复杂的物理化学反应，带走大量的热量；同时该材料还具有良好的保温隔热性能，将热浪排除在探测器之外，有效保护探测器不被烧坏。 研究团队：中国运载火箭技术研究院所属航天材料及工艺研究所。 2. 连续纤维增强中密度防热材料：应用在需要维持探测器整体形状的上下边缘和结构的支撑部位以及背罩防热结构的舱盖、封边环、埋件、螺塞等零部件。 作用：该材料相比低密度材料强度更高，密度为0.9g/cm3，兼顾了耐烧蚀和承载能力。 研究团队：中国运载火箭技术研究院所属航天材料及工艺研究所。 3. 超轻质的烧蚀防热涂层材料：应用在气动加热较为缓和的背景部位。 作用：涂层密度为0.28g/cm3，热导率为0.06W/(m k），隔热性能优良，对着陆器的减重也起到重要作用。 研究团队：中国运载火箭技术研究院所属航天材料及工艺研究所。 4.特种吸能合金：应用于着陆机构。 作用：该合金具有突出的强韧性、轻质性和吸能性，可吸收探测器着陆的冲击能。 研究团队：中国科学院合肥物质科学研究院固物理研究体所。 5. 高性能碳化硅基增强铝基复合材料：应用于探测器高精密仪器。 作用：重量轻、强度高、刚性好、宽温度范围下尺寸稳定，满足“天问一号”长时间运行时对关键机构的材料需求。 研究团队：上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室团队。 6.铝硅封装外壳：应用于探测器着陆系统的TR组件等核心元器件封装解决方案。 作用：保障探测器着陆系统电路的安全，为器件内部电路穿上安全可靠的保护衣，保障探测器在火星的安全平稳着陆。 研究团队：合肥圣达电子科技实业有限公司。 7. 新型铝基碳化硅复合材料：用于火星车结构、机构、仪器等几十种零部件。 作用：火星车要在工况复杂的火星表面长距离行走，这对火星车材料的轻量化、高强韧性、高尺寸稳定性、耐冲击性提出了极高的要求，传统铝、钛合金难以兼顾综合要求，新型铝基碳化硅复合材料可胜任。 研究团队：中国科学院金属研究所团队。 8. 新型镁锂合金：用于探测器结构。 作用：目前世界上最轻的金属结构材料之一，可实现探测器轻量化。 研究团队：西安交通大学团队。 9. 高精尖铝材（蒙皮板、自由锻件、超大规格板、锻环、铝锂合金）：应用于探测器。 作用：保障天问一号火星探测器长期的太空行驶及完成着陆。 研究团队：西南铝业（集团）有限责任公司。 10. 有机热控涂层：航天器外表面及仪器表面。 作用：探测器在进入轨道后，处于地球大气层以外的超高真空空间环境，朝向太阳的部分表面温度非常高，而背向太阳的部分表面温度非常低，导致航天器“冰火两重天”。该材料可以保证探测器能够在极端复杂的温度下保持正常工作，通过调控温度达到热控需求。 研究团队：中国科学院上海有机化学研究所有机热控涂层研制组。 11. 纳米气凝胶：用于火星车。 作用：很轻、隔热性能好，在探测器“落”与“巡”两项任务中发挥作用。 研究团队：中国航天科工三院306所。 12. 聚合物智能复合材料：用于可展开柔性太阳能电池系统。 作用：实现柔性太阳能电池的锁紧、释放和展开，以及展开后高刚度可承载等功能。 研究团队：哈尔滨工业大学团队。 欢迎转发主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.“天问”携“祝融”成功落火，航天五院529厂积极开展3D打印技术的研究与应用 2.含钛合金和超级合金3D打印组件，毅力号今日成功着陆火星 3.关键结构件3D打印技术在新一代载人飞船中的应用 4.从嫦娥四号登月，看航天529厂如何实现3D打印在轨应用

高品质球形金属粉末是高性能金属增材制造的重要保障，其成分、氧含量及粉末物理特性（形貌、粒度分布、粉末流动性、松装密度等）对3D打印成形过程稳定性和制件理化性能至关重要，影响并决定产品能否装机应用。在众多粉末技术指标中，粉末球形度和卫星球比例直接影响粉末的流动性和松装密度。粉末球形度低或卫星球比例过高会直接影响送粉或铺粉质量，进而影响打印件质量，产生内部和表面缺陷。近年来，随着增材制造技术日趋成熟，对于复杂构件的高效成形和大型部件的需求越来越高，增材制造智慧工厂亦应运而生，但受限于下置式供粉模式在设备运行过程中无法在线添加粉末，而开仓加粉易产生台阶接差和冶金缺陷，因此国际主流大尺寸设备通常采用上送粉式的连续送粉系统。上送粉方式对粉末的流动性要求较高，如果粉末流动性不好导致落粉不均匀，或在铺粉过程中出现结块、凹凸不平等现象，会对打印质量产生不良影响。未来，金属增材制造对高流动性粉末的需求将愈发凸显。铝合金粉末由于密度轻，本身不易获得高的流动性，而且制备铝合金粉末的形貌控制较其他合金材料难度要大，以至于在很长一段时间内3D打印用铝合金粉末仅以安息角评价粉末流动性，而无法采用霍尔流速计直接测量。近年来，北京康普锡威科技有限公司不断开发先进雾化制备技术，在2020年推出了优化后适用于金属增材技术的系列高流动性铝基合金粉末材料，粉末球形度高、流动性好，进一步突破了以往铝合金粉末流动性不佳、松装密度低等技术难题。目前该公司高流动性铝基合金粉末材料（AlSi10Mg等）已在航空航天、汽车交通等领域获得批量应用，粉末产品特性及打印制件均有良好表现。 高流动性AlSi10Mg粉末特性 高流动性AlSi10Mg 3D打印制件 下图为常州钢研极光增材制造有限公司使用高流动性AlSi10Mg粉末打印的某产品工艺研发样件（未经任何表面处理），沉积态样件表面一致性好，表面粗糙度低（Ra约3-4μm）。 3D打印试样和模型 3D打印样件微观形貌 利用高流动性AlSi10Mg粉末制备3D打印试块，成形态金相横纵向面偶见小孔，无较大气孔。整体致密度较高。 3D打印样件纵向（Z）微观形貌 3D打印样件横向（XY）微观形貌 3D打印样件致密度 采用排水法对3D打印样件进行致密度测试。利用高流动性铝合金粉末打印的不同大小样件密度差异小、均一性好。 3D打印样件致密度 3D打印样件力学性能 高流动性AlSi10Mg粉末打印力学性能如下： 高流动性AlSi10Mg 3D打印力学性能 关于康普锡威 北京康普锡威科技有限公司成立于2005年，是有研科技集团有限公司（原北京有色金属研究总院）下属公司，属于有研粉末新材料股份有限公司（以下简称:有研粉材，科创板上市企业，股票代码688456）全资子公司。北京康普锡威科技有限公司长期致力于各类球形金属粉末的研发及产业化，拥有国家科技部首批“金属熔体分散处理高技术创新团队”，项目“球形金属粉末材料雾化制备技术及产业化”获2017年国家科技进步二等奖。研发团队自上世纪80年代开始进行快速凝固雾化技术的研究开发和生产应用工作，是国内较早进行球形金属粉末雾化制备技术研究和应用的团队之一。公司依托自主开发的成套高品质粉末雾化制备技术，开展增材制造、微电子互连、金属功能粉体材料等球形金属粉末产品的开发与服务。 欢迎转发主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.国产「高流动性」铝合金3D打印粉末获得突破 2.当前国内外高强铝合金种类、性能信息汇总 3.铝合金大尺寸构件3D打印一体化制造的需求、限制因素及进展 4.ExOne、DM同时宣布突破铝合金粘结剂喷射3D打印

北京时间2021年5月15日8时20分左右，中国首枚火星探测器“天问”一号成功着陆火星北半球的乌托邦平原。 中国航天器首次奔赴火星，“毫发未损”地顺利出现在遥远的红色星球上，完成了人类航天史上的一次壮举，实现了我国首次地外行星着陆。 着陆后，“祝融号”火星车成功传回了遥测信号。 凌晨1时许，天问一号探测器在停泊轨道实施降轨，机动至火星进入轨道。 4时许，着陆巡视器与环绕器分离。历经约3小时飞行后，进入火星大气，经过约9分钟的减速、悬停避障和缓冲，成功软着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区。 从进入火星大气到着陆火星表面是整个火星着陆过程中最为惊险的时刻。我国天问一号任务火星着陆分为气动减速、伞系减速、动力减速、悬停避障与缓速下降四个阶段，历时“惊魂九分钟”。 两器分离约30分钟后，环绕器进行升轨，返回停泊轨道，为着陆巡视器的后续探测任务提供中继通信，搭建起地球和火星之间的通信桥梁。 后续，“祝融号”火星车将依次对着陆点全局成像、自检、驶离着陆平台并开展巡视探测。 祝融号着陆过程 祝融号火星车 我国首次火星探测任务—天问一号任务于2016年正式批复立项，计划通过一次任务实现火星环绕、着陆和巡视探测。 中国航天科技集团公司下属中国空间技术研究院（航天五院）是天问一号探测器的总研制单位，负责执行中国第一次自主火星探测任务。据报道，“天问一号”火星探测器安装使用了超过100个3D打印定制的零部件，其中包含相当一部分的金属3D打印零件（如钛合金等），具有高强度耐高温耐辐射等各种高性能特征，可以满足在火星恶劣环境中正常工作运行的要求。高能离子浮尘、空间碎片，要考虑结构的性能和特点，深空探测器结构包括高刚度、轻量化、尺寸稳定性、拓扑优化等等需求。 天问一号火星探测器标注图（来自微博网友WLR2678，强调非官方，为个人作品） 而根据中国航天科技集团的消息，航天五院529厂针对“嫦娥”系列、火星探测器等新一代轻量化航天器发展需求，积极开展3D打印技术的研究与应用，取得了较好的效果。 “相比于传统铸件或者锻造产品，3D打印的产品研制周期明显缩短，力学性能得到提升。”该厂研究人员介绍道，“不仅可以打印薄壁结构，还可以完成‘外部蒙皮+内部三维点阵’、变密度、内部含有流道等特殊复杂构型，在突破瓶颈、减重/提升性能、缩短周期、降低成本等方面产生较大的综合效益。” 该厂采用3D打印技术制备的星敏支架、斜撑支架、主承力大底结构等产品，如今已经通过了地面测试和各项环境考核，逐步应用于空间站、深空探测航天器、运载火箭。利用3D打印技术，该厂已经完成20多个型号共计500余件产品的交付使用，有力地支撑了型号复杂形状结构产品的快速研制。 天问一号探测器由环绕器和着陆巡视器组成，于2020年7月23日由长征五号运载火箭成功发射，至今已飞行295天，距离地球约3.2亿千米。天问一号任务突破了第二宇宙速度发射、行星际飞行和测控通信、地外行星软着陆等关键技术，是我国航天事业发展史上又一具有重大意义的里程碑事件。 关于天问一号更多3D打印技术应用，请关注后续报道。 欢迎转发主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.2020年中国航天领域3D打印8大应用成就和案例 2.关键结构件3D打印技术在新一代载人飞船中的应用 3.含钛合金和超级合金3D打印组件，毅力号今日成功着陆火星 4.从嫦娥四号登月，看航天529厂如何实现3D打印在轨应用