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我国企业突破耐600℃以上高温的钛合金3D打印技术

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[来源:]    [作者]    [日期:2019-09-06 17:09]    [热度:]

高温钛合金,具有优异的热强性、高比强度和良好的耐腐蚀性能,已经成为航空、航天、舰船等高端装备领域首选的新一代耐高温高性能结构材料。但是由于高温钛合金工艺性能的特殊性以及相对较高的材料成本,在制造较复杂形状和薄壁异型构件时,使用传统工艺制造存在制造周期长、材料利用率低、制造成本较高等问题,亟待开发新的制造工艺。


我国企业突破耐600℃以上高温的钛合金3D打印技术




本网了解到,为了解决上述问题,满足高性能结构材料3D打印的需求,鑫精合激光科技发展有限公司自2017年开始,就持续开展了大量技术研发工作。



鑫精合采用激光沉积增材技术进行高温钛合金材料成形制造,能够实现大型复杂结构零部件的低成本、快速整体成形,极大地提高材料利用率,同时节省模具成本、减少加工周期,能够很好的适应高端装备领域对快速响应、智能制造的要求。


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以高功率激光为能量源,采用粉末同步送进的方式,将待熔粉末直接送入高能束激光产生的熔池中,由机床或机器人引导高能束激光逐层按轨迹行走,层层堆积最终成型出三维立体金属零部件。



可以精确控制能量输入、光斑直径、成形方式、扫描路径和层厚,实现任意复杂形状金属零件的成型制造。它在制造大型复杂高性能结构时具有高效率、低成本、高质量等优势。因此,研究高温钛合金材料的激光熔化沉积制造技术具有重要的理论意义和实用价值。


我国企业突破耐600℃以上高温的钛合金3D打印技术




耐温600℃以上高温钛合金材料的激光沉积增材工艺



经过努力,鑫精合突破了600℃以上高温钛合金材料的激光沉积制造技术,掌握系列化高温钛合金材料的增材制造工艺。他们研发了高温钛合金材料分区成形策略、负搭接长城形扫描策略,结合搭接率参数的合理控制,并采用在激光沉积增材制造过程中添加活性金属粉末等方式,消除了高温钛合金激光沉积过程中可能出现的细微缺陷,实现了高温钛合金的高性能和高可靠性成形制造。



我国企业突破耐600℃以上高温的钛合金3D打印技术

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△高温钛合金激光沉积成形组织形貌



室温抗拉强度达到1080MPa,屈服强度达到980MPa,延伸率达10%以上,冲击韧性αKU达到30J/cm2以上;



650℃高温拉伸强度到达640MPa,屈服强度达到500MPa,延伸率接近30%;



650℃330MPa应力下的高温持久平均达到15h以上,并具有较高的断裂韧性值KIC。


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