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冶金学突破:锻造性能,HRL3D打印用高强度7A77.60L铝粉投放市场(转)
发布时间:2019-10-08 丨 阅读次数:91

锻造的优点是实现内部致密且组织比较均匀的冶金结果,性能高于压铸件、切削及焊接件。铝合金锻造的目的主要是提高金属塑性,降低变形抗力。对于可热处理强化的铝合金,如硬铝、锻铝(6061、7075等)和超硬铝,淬火时效为最终的热处理形式。

实现细晶粒微观结构,并与锻造材料具有相当的材料强度,HRL实验室所开发的3D打印用高强度7A77.60L铝粉正式投放市场,用户可以直接向HRL购买这种铝合金材料。


避免裂纹

且实现高强度

当使用铝合金材料Al7075和Al6061的时候,在激光高能环境中进行金属3D打印会导致金属部件遭受严重热裂纹,HRL的研究人员在软件和大数据的帮助下选择了锆基纳米颗粒成核剂,并将它们组合到了7075和6061系列铝合金粉末中。

▲ 3D打印高强度铝合金用粉末材料

来源:HRL

成型后的材料无裂纹、等轴(即晶粒在长度、宽度和高度上大致相等),实现了细晶粒微观结构,并与锻造材料具有相当的材料强度,3D打印的铝合金材料平均屈服强度高达580 MPa,极限强度超过600 MPa,平均伸长率超过8%。


在2017年成功开发出纳米颗粒成核剂之后,HRL就面临着如何在商业化这项技术的同时获得技术保护的问题。2019年,HRL在美国铝业协会注册了用于增材制造合金的铝粉,HRL的注册号为7A77.50,合金的注册号为7A77.60L。


通过将材料商业化,HRL将3D打印铝合金材料所获得的高强度与设计的自由度实现了完美的结合。这种铝合金材料适合高附加价产品加工领域,包括航空航天、汽车、石油与天然气。 


英国3D打印机供应商雷尼绍(Renishaw)的选区激光熔化3D打印设备是首批证明能够处理7A77的机器。基于雷尼绍的设备,用户就可以专注于针对其独特生产组件进一步优化参数。


随着7075铝合金在飞机制造中的普及,航空航天自然成为第一个开始利用HRL的7A77金属粉末的行业。根据3D科学谷的市场观察,迄今HRL增材制造用铝合金粉末在航空航天领域的应用包括压力容器,歧管,托架和其他机身零件的生产。飞机的按需维护也是一个特别有潜力的领域。当然,这种材料在石油和天然气、汽车和体育用品领域亦具有尚未开发的潜力。


由于强度不是工程应用的唯一标准,因此HRL实验室现在正在提高7A77的耐腐蚀性,断裂韧性和疲劳强度。用于开发7A77的技术还被用于2000和6000系列铝合金,实验室预计将在不久的将来投放市场。


3D科学谷

Review

根据中国日报,苏州倍丰创始人、澳大利亚工程院吴鑫华院士领导莫纳什大学研究团队成功开发出了牌号为Al250C的高强高韧增材制造专用铝合金材料,为3D打印铝合金材料再添一名明星成员。Al250C是研究团队专门为3D 打印设计的材料,已经达到了批产和商业化使用阶段。Al250C材料强度达到目前可用于3D打印的铝合金材料中最高水平,屈服强度可达580MPa,抗拉强度590MPa以上,延伸率可达11%,制备构件通过了250℃高温下持续5000小时的稳定试验, 相当于发动机常规服役25年的要求。


而根据3D科学谷的市场观察,总部位于英国的铸造专家Aeromet International专利的用于增材制造的铝合金粉末A20X所制造的零件已经超过500MPa的极限拉伸强度(UTS)。Aeromet 称,这一成就使的该铝合金材料成为“市售的用于增材制造的最强铝合金粉末之一”。A20X是一种铝 – 铜合金材料,具有精细的微观结构,与其他合金相比,具有“高的强度,抗疲劳和优化的热性能。”目前已获得金属材料特性开发和标准化(MMPDS)和航空航天材料标准(AMS)的批准,该材料已被全球领先的航空铸造供应商采用。


根据3D科学谷的市场观察,南京航空航天大学几年前开发出基于SLM成形的铝基纳米复合材料,用于激光增材技术领域,有效的解决铝基纳米复合材料在激光增材过程中工艺性能与力学性能不匹配、增强颗粒分布不均匀以及陶瓷相与基材相之间润湿性较差的问题,使得所获得的产品具备良好的界面结合以及优异的力学性能。


总之,在3D科学谷看来,3D打印用高强度铝合金材料的出现为原来必须通过锻造来实现的零件加工打开了一扇崭新的大门,结合3D打印所释放的设计自由度,高强度铝合金将在包括压力容器、液压歧管、托架、高强度结构件领域获得想象力巨大的市场空间。关于3D打印在液压领域的应用前景与市场分析,延伸阅读:《3D打印与液压行业白皮书》


本文转自3D科学谷

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