为高性能金属粉末应用提供新可能，威拉里旋转电极制备GH3536工艺研究——旋转速度

导读 : GH3536是一种固溶强化型镍基高温合金，具有优异的耐腐蚀性和高温强度，能够在900℃以下长期使用，因此被广泛用于制备航空发动机的热端部件。为了响应航空工业轻质高强的严苛要求，通过激光增材制造技术来制备GH3536合金零部件成为了研究热点。

威拉里是国内知名的3D打印金属粉末供应商，专注于钛合金、高温合金等高端材料的研发与生产。凭借多年在金属制粉工艺和新材料开发方面的积累，威拉里已经成长为国内少数几家拥有完整自主制造能力的3D打印材料厂商之一。

南极熊获悉，威拉里研发团队以市场需求为导向，采用PREP工艺制备增材制造专用GH3536合金粉末，发现不同转速制备的GH3536粉末粒度均集中在15～70 μm，随着转速的增加粉末粒径逐渐减小（图1）。

图1 不同转速下制备的粉末粒径分布

由图1可知，棒料旋转速度影响粉末平均粒径，主要是液膜厚度变小以及棒料在高速旋转时端面液线受到的离心力增加，使其液线变长，一次破碎形成的小液滴增加，二次破碎更加充分，进而导致粉末粒度变小。而当转速增加到一定程度后，粉末的平均直径很难进一步减小，是因为棒料端面产生的相邻液滴相互作用和重新碰撞粘连的可能性增加。

表1 不同转速下制备的GH3536粉末综合物理性能

由表1可知，随着转速的增加，粉末的松装密度逐渐增大，流动性也得到改善。主要因为棒料旋转速度的提高，端面液膜离心力增大，粉末粒径分布与级配更加均匀，最终使粉末综合物理性能得到提升。

图2 转速对粉末形貌的影响

威拉里对关键制粉参数优化后制备的GH3536球形粉末物理性能与现有文献中数据相比（图2），在流动性、松装密度、粒度分布、球形度等综合物理性能方面均展现出显著的优势。经第三方验证15-53μm粉末球形度达95%以上，空心粉率小于0.05%，无高密夹杂，霍尔流速为11.6s/50g，松装密度为5.15g/cm3，振实密度为5.45g/cm3，为高性能金属粉末应用提供了新可能。

目前，威拉里工厂粉末产线拥有20台粉末生产设备，其中包括9台电极感应熔炼气雾化（EIGA）炉和10台真空感应熔炼气雾化（VIGA）炉。值得注意的是，威拉里公司配备了500公斤大型熔炼气雾化炉，即单炉单次投料量达到500公斤，全天可生产1吨合格粉末，这在国内可谓首屈一指。

南极熊获悉，威拉里二期产线的粉末产能预期达到1500吨，其中钛合金粉末产线从6条增加到9条，钛粉产能显著增加。此外，产线现有VIGA设备全部升级为500公斤级大炉容雾化炉，这些举措将进一步扩大公司的粉末产能。

除了先进的生产工艺，威拉里在新材料研发方面也取得了重大进展。最近推出的A60X高强铝合金打印试棒热处理态能够始终保持抗拉强度≥600MPa，屈服强度≥550MPa，延伸率≥9%，材料重复性打印试验性能良好，打印工艺参数窗口大，可轻松实现稳定打印。此外，A60X兼具较好的高温性能，在250℃温度下，仍具有一定的强度，抗拉强度≥140MPa。。

△深圳formnext展会南极熊专访威拉里

威拉里还在高温合金领域有所突破。该公司研发的IN738高温合金粉，可在900-950摄氏度的高温环境下使用，性能优于GH4169、GH3536等传统高温合金牌号，在发动机等高温部件应用中具有优势。