在航空航天等領域,利用金屬3D打印技術實現快速研發測試驗證進而縮短研發周期、成形複雜結構製造解鎖設計潛力、多零件集成一體(ti) 化製造提高性能等突出優(you) 勢,已經取得一係列裏程碑式進展。如近期大放異彩的,由我國民營火箭公司星河動力北京空間科技有限公司研製的:50噸級“蒼穹”液氧/煤油發動機,就大量采用了金屬3D打印技術製造的零件。
航空航天以其要求的高可靠性、高性能以及輕量化,對材料提出了極高的要求,目前航空航天金屬3D打印主流應用的是:鈦合金、高溫合金和鋁合金三大材料體(ti) 係。在鈦合金領域,TC4、TA15等材料得到批量應用;在高溫合金領域,GH4169、GH3625等材料得到批量應用,並且如GH3536、GH5188、GH4099等新材料也進入測試應用階段;反之,在鋁合金領域,雖然有少數零件可用AlSi10Mg來打印應用,但應用所要求的高強度鋁合金一直缺乏實際案例。可以說,業(ye) 界也迫切需要輕量化的高強度鋁合金能夠發揮作用。
航空發動機的主要材料組成
近幾年,國內(nei) 國際不少企業(ye) 均推出了高強鋁3D打印材料,成分體(ti) 係各有不同。如空客推出的Scamalloy,可實現抗拉強度520MPa的性能;HRL實驗室推出了納米強化的7075,據稱極限抗拉強度超過600MPa;蘇州倍豐(feng) 推出了Al250C,可實現抗拉強度570MPa的性能;上海交通大學王浩偉(wei) 教授研製出的高性能陶鋁複合材料粉末,可實現最大抗拉強度超過540MPa;中車研究院推出了專(zhuan) 用高強鋁粉末材料,抗拉強度穩定超過560MPa;長沙新材料院推出了AlMgScZr,室溫拉伸強度535MPa。此外,也還有部分其他粉末廠家也宣稱能夠提供高強鋁粉末產(chan) 品,並推向市場。可以看出,500MPa的高強鋁粉末研製已經突破瓶頸,但對於(yu) 更高性能的高強鋁材料卻鮮有報導。

近日,3D打印技術參考獲悉國內(nei) 領先的鋁合金3D打印材料製造商--江西寶航新材料有限公司,已經成功研製了超高強度鋁合金HS5601。這是一種適用於(yu) SLM工藝的超高強度鋁合金粉末材料,其抗拉強度達到620Mpa,斷裂延伸率8%。該材料同樣為(wei) AlMg合金體(ti) 係,相較於(yu) AlMgScZr而言,其具有更高的強度,有望應用於(yu) 航空航天及國防軍(jun) 工領域對高性能材料的特別需要。下表是該材料與(yu) AlSi10Mg以及500MPa鋁的性能對比:

第三方檢測數據顯示,打印態的零件抗拉強度通常在460-470MPa,經熱處理後,強度穩定達到630MPa以上。
該性能結果得到了第三方檢測機構的證實
據進一步了解,HS5601超高強度鋁合金粉末有望能夠幫助解決(jue) 航空航天等尖端應用部門對輕質高強材料的特別需要。目前,寶航新材料已經能夠批量該材料,並已於(yu) 2022年2月份麵向客戶提供粉末樣品,並可提供工藝參數方麵的指導。而且,公司有計劃研製更高強度如800MPa的鋁合金3D打印材料!
在金屬3D打印材料國產(chan) 化的浪潮下,正不斷有新的3D打印材料和優(you) 質供應商湧現,在此也希望國內(nei) 的應用部門加強和3D打印設備、3D打印材料等企業(ye) 的合作,共同助力我國製造業(ye) 的轉型升級!
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