3D打印金属粉末面临的问题

3D打印资讯
2022
06/20
15:47
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来源:智造探囊


了解3D打印金属粉末的发展瓶颈,掌握气雾化制备金属粉末的特征,明晰金属粉末的制备方式流程,更多3D打印金属粉末问题,由霍尔榜主持人开场去提出大家比较关注的一些话题,辽宁冠达新材料科技公司-研发中心主任孙平生分享解答。


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霍尔榜:请问熔体的粘度是怎么确认的?

冠达材料:我们要知道熔体的粘度性质是由什么决定的。首先它一定是有材料本身的材质决定的。比如,铅粉的粘度比较低,铜粉粘度比较高,钴基,镍基更高,包括一些钢类的碳含量。不锈钢双相,双相钢粘度比较低,因为它的氮含量比较高,可以降低粘度。总体来说成分对于粘度的影响非常大,尤其是一些新材料,我们根本查不到它的数据,我们主要是借助于热力学软件去进行模拟,通过软件去做数据支撑。包括一些高熵合金,软件模拟出来的数据不一定准确,我们还要结合一些它本身性质的基础上去做调整粘度。一般来说数据积累越来越多会有一定的规律,这需要去总结的,这是粘度基于材料本身去分析。第二,熔体,钢液的温度,同一种材质温度越高粘度会越低,这是必然的。我们去做雾化没有具体说我要达到多少才算行,它大概是一个范围,只要是在范围内就可以了。

霍尔榜:请问金属粉末团聚有什么解决方案?

冠达材料:粉末团聚是我们经常遇到的一个问题,首先要从生产工艺上去根本解决,不断地优化,每一家都有每一家的方式。如果产品本身容易团聚,后处理环节中一种方式是利用超声波振动筛去缓解,可以延长过筛时间,让超细粉更容易下去。还有一种是加热,有一些粉末并不是完全粘在一起的,它可能是因为表面作用力附着相互吸引在一起的,我们加热增加它表面的能量,表面的活度,使粉末更加活跃,也可以破坏它的团聚力。

霍尔榜: Gh4169卫星粉很多 请问可以如何解决?

冠达材料: 如果我们做出的粉末卫星粉很多,有一种气流破碎方式可以把卫星粉从小粉到大粉拿下,但有可能也会改变粉末本身的形貌,增加了非球形粉末形成的比例,不建议用。我比较偏向用超声波振动筛去延长筛分时间,让粉末更容易下去。

霍尔榜:高球形度的高温合金粉末可以采用旋转电极制备?

冠达材料:旋转电极的球形度确实会更好,但它的细粉收得率相对于雾化比较低,各有优缺点。

霍尔榜:更换合金材料会用哪些清理方式,如何确认清洁程度?

冠达材料:我们整个罐体,筛分系统是比较复杂的结构,比较困难地去确定清洁度。我们一般都是目视检查,我们所能清洁到的包括所有的管路,用干净的清洁布去蹭看不着灰即可,这是我们的经验。但是如果说做到完全没有,比如说我做完3536再去做4169,4169里边如果是同一个雾化系统一粒3536都没有,我认为不太可能。尽量去减少,让它维持在百万分之几或是千万分之几的范围就可以了。

霍尔榜:通过改化学成分降低热裂纹不会改变打印件力学性能吗?

冠达科技:会影响,即使是变了一点点也会有影响。比如说,我这个产品要达到1200Mpa的抗拉强度,可能我改变了碳,原先它是1400Mpa,现在降低了裂纹是少了,但是它的性能可能低了,或者达到了1300Mpa,只要能满足当时产品设计就行。其次,当我们要求力学性能要求很严的时候,我们去做调整一定是要考虑力学性能的,不能为了裂纹无限地去改变。我们一定是要结合它的力学性能,结合它的裂纹情况,结合它的一些热处理方式,这是一个系统化的分析。并不是我去降低某一种元素就能使它所有的性能都变好,这只是一个相对的方式而已。当我们与客户合作的过程当中,不仅我们要改变成分,客户也要改变工艺,这是双方沟通的一个结果,一个系统研究的结果。

霍尔榜: 非晶合金的粉末,请问我们的冷却速率最大能达到多少K/s?

冠达材料:当我们去做非晶合金粉末,气雾化本身是一种高速气体。比如进气,氩气,氮气,进气温度比如说是常温25摄氏度(东北方、南方室温会有一些偏差),但对于喷盘不影响,因为经过雾化器之后,它的气体、压力、温度会改变,它会膨胀,喷盘出去的气体温度大概是零下100摄氏度左右。当我们去做非晶产品它的冷速大概是106-107k/s左右,这是我自己的一个理解。对于非晶粉末,我们做完之后去做检验和分析,的确它是非晶结构的,在气雾化当中说明冷速还是足够的。

霍尔榜:目前采用的气雾化技术对生产3D打印粉末有什么缺点 ?

冠达材料:我比较关注空心球。因为气雾化粉末主要是氩气、氮气跟液滴相互作用,在过程中气体会有一定概率卷入钢液里面形成空心球,空心球到最后可能就是缺陷点,致密度方面对于打印来说也不是太好的效果。减少空心球是我们的主要目标,对于VIGA来说,空心球可以降低,但一定会有缺陷。

霍尔榜:目前一般的水平能达到多少呢?

冠达材料:现在市场越做越规范,越来越严了。一开始3%就可以,后期2%,现在一般都要求是1%左右,1%左右以下,越低越好,我们家的水平就是1%左右,也分不同产品。

霍尔榜: GH4169过热温度需要很高吗? 雾化压力需要很高吗?

冠达材料:讲一下我个人的理解, GH4169过热度不要太高,相对于高温合金,GH4169粘度不是很大,一般来说过热200°就可以,压力尽量低。第一, 成球性能比较不错,不需要太高的压力。第二,压力低可以减少空气球产生的概率。所以, GH4169 过热度尽量靠近下限去选择,压力也尽量靠近下限去选择。

霍尔榜: IN738合金,你们高温拉伸性能和高温持久做过吗?

冠达材料:高温拉伸性能我们有做过,持久没做过。具体的数据我就不讲了,我们跟客户合作过,生产了几批粉末,也是一个不断改进的过程,目前来说,拉伸性能已经满足需求。

霍尔榜:有没有除了气雾化外更有竞争力的粉末制备技术?

冠达材料: PREP 的球形度会更好,比如说镍钛合金,如果用VIGA去做就不太合适,球形度很高。我们选择生产工艺要做到匹配,比如说一些需要批量化的,可能在VIGA的成本上,包括一些医疗汽车对于含量要求不太高的,VIGA都是比较好的选择。其它PREP,EIGA,各有各的优点。去做要求非常严的或者VIGA达不到的,我们当然是需要去选择其它的生产方式。


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