增材制造用原位陶瓷強化高強鋁合金
近年來3D打印技術發(fā)展突飛猛進，先進粉末制備技術是3D打印的基石，開發(fā)新的適用于 3D 打印的粉末材料尤為重要。傳統(tǒng)鋁合金粉末存在激光吸收率低、粘度較大、衛(wèi)星粉多、生產效率低等問題，3D打印工藝的開發(fā)難度很大，且打印件的綜合性能很差，應用場景十分有限。
《鋁金屬3D打印白皮書》
高強鋁合金3D打印材料
江蘇威拉里新材料科技有限公司、上海交通大學王浩偉教授團隊和安徽相邦復合材料有限公司三方深度合作，在材料體系開發(fā)和制粉工藝研究等方面進行了大量研究，成功開發(fā)出適用于3D打印的高性能陶鋁復合材料粉末。其打印件的最大抗拉強度超過540MPa，最大斷裂伸長率超過15%。
應用實例-電子芯片焊接關鍵零部件
產品規(guī)格：116mm×28mm×12mm
粉末牌號：FCA101Y-10
性能指標：模量＞85Gpa
雙方技術團隊結合陶鋁復合材料的自身特點，從專用設備、工藝調控、材料組分一體化設計三方面入手：
1. 在專用設備設計上，優(yōu)化溫控系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)和霧化系統(tǒng)，并設計了專用的粉末后處理工藝，大幅減少衛(wèi)星球和空心球的比例，將粉末的霍爾流速縮短到75s/50g以內，松裝密度提升到1.4g/cm3以上；
陶鋁復合粉末物理性能
2. 通過全工藝流程控制，大幅提高了粉末成分、粒度及氧含量等關鍵指標的批次穩(wěn)定性；
陶鋁復合粉末化學成分
陶鋁復合粉末電鏡照片
3. 引入TiB2納米顆粒的二次熔煉控制技術，配合成分設計，使TiB2強化相在制備原料、生產粉末和打印成件的過程中，均能維持在相同的狀態(tài)，不僅克服了鋁合金激光吸收率低的問題，還可以形成超細等軸晶結構，解決了陶鋁復合材料工業(yè)化連續(xù)生產難題。
在已有從批量化打印案例中，無論是進口還是國產的設備，陶鋁粉末的打印性能都非常優(yōu)秀，甚至超出稀土強化的高強鋁合金。
陶鋁與傳統(tǒng)鋁合金打印性能對比
在實際打印的過程中，由于強化相TiB2是從基體中原位生長的，與基體之間的界面不存在潤濕性的問題，能夠形成強化學鍵，因此合金組織能夠呈現(xiàn)平均晶粒尺寸＜500nm的超細晶結構，大幅強化了合金的綜合力學性能，并使工件的組織表現(xiàn)出一流的各向同性性能。
陶鋁復合材料打印件性能
同時，通過調整的激光功率、掃描速度和方式等打印參數(shù)，能夠在工件在兩向上均產生細小均勻的等軸晶，將兩向力學性能差縮小到5%以內，以滿足大型復雜結構的成型要求。
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