【編者按】3D打印遍尺，自20世紀(jì)90年代中期被發(fā)明以來截酷，在近幾年終于迎來了一個較受關(guān)注的高速發(fā)展期。不論是國家政府部門乾戏，還是傳統(tǒng)企業(yè)迂苛，都在積極促進(jìn)3D打印與行業(yè)間的深度融合，以期推動該技術(shù)的市場應(yīng)用鼓择，帶動傳統(tǒng)行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級甘虑。那現(xiàn)如今3D打印發(fā)展什么階段澈嘱？

金屬3D打印是屬于數(shù)字熱加工的一項技術(shù)，目前制備金屬的33D打印技術(shù)主要有：選區(qū)激光熔化/燒結(jié)（SLM/SLS)匪笨、電子束選區(qū)熔化（EBSM)收黔、激光近凈成形（LENS)等。與傳統(tǒng)工藝相比匙桦，金屬3D打印有直接成型颊嘱，無需模具，可以實現(xiàn)個性化設(shè)計并制作復(fù)雜結(jié)構(gòu)阁陌，高效腊拍、低消耗、低成本等優(yōu)點奖朴。但是因為其是數(shù)字熱加工呆淑，變形是無法消除的，變形量需要從工藝和經(jīng)驗上去控制曼刀，最后還要經(jīng)過數(shù)控機床等技術(shù)的后期加工處理罗卿。

雖然說3D打印在國內(nèi)近幾年熱度才升起來，但就國際而言魂务，3D打印發(fā)展早在20世紀(jì)80年代就已經(jīng)興起了曼验。國際范圍內(nèi)，美國Argen Corporation(在牙科金屬材料領(lǐng)域尤其有實力）头镊，美國Carpenter Technology蚣驼，德國Concept Laser, 英國CPM魄幕，德國EOS相艇，意大利Legor Group，英國LPW Technology纯陨，美國Pyrogenesis(在國防領(lǐng)域尤其擅長）坛芽，瑞典Sandvik，德國SLM Solutions等企業(yè)在各自的金屬打印領(lǐng)域提供了一系列的行業(yè)解決方案翼抠。相比國外咙轩，國內(nèi)金屬3D打印材料大部分依賴進(jìn)口，價格昂貴阴颖，這也促使國內(nèi)致力于3D打印金屬材料的企業(yè)和機構(gòu)自主研發(fā)金屬3D打印材料活喊，最具代表性的可提供金屬材料及服務(wù)的企業(yè)有西安鉑力特、銀邦股份孽衩、上海材料研究所箫俯、上海康速金屬材料陌沟、鑫烯三維科技等企業(yè)怕事。

金屬3D打印材料的市場應(yīng)用

金屬3D打印材料的應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)廣泛竹恃，例如，石化工程應(yīng)用旅测、航空航天肘勾、汽車制造、注塑模具兆布、輕金屬合金鑄造箫废、食品加工、醫(yī)療佛或、造紙插驾、電力工業(yè)、珠寶三稿、時裝等篇裁。但是，因為金屬3D打印材料本身的材料屬性赡若，其都有特定的應(yīng)用領(lǐng)域范圍达布，因此，金屬3D打印材料選擇的過程是一個權(quán)衡多個因素的過程逾冬。而且黍聂，3D打印金屬不能僅僅憑借金屬3D打印機的參數(shù)來衡定，每種金屬材料都有適合自身特性的極限點身腻，包括應(yīng)用产还、功能、穩(wěn)定性嘀趟、耐久性脐区、美觀性、經(jīng)濟性都是設(shè)計師要考慮的因素∷矗現(xiàn)今牛隅，國內(nèi)外金屬3D打印機采用的金屬粉末一般有：工具鋼、馬氏體鋼酌泰、不銹鋼媒佣、純鈦及鈦合金、鋁合金漂烂、鎳基合金据伏、銅基合金、鈷鉻合金等束多。
工具鋼和馬氏體鋼

工具鋼以工具鋼和馬氏體鋼為例骏庙，工具鋼的適用性來源于其優(yōu)異的硬度、耐磨性和抗形變能力，以及在高溫下保持切削刃的能力还幅。模具H13熱作工具鋼就是其中一種砌纸，能夠承受不確定時間的工藝條件；馬氏體鋼挠氛，以馬氏體300為例民议，又稱“馬氏體時效”鋼，在時效過程中的高強度淡榕、韌性和尺寸穩(wěn)定性都是眾所周知的迂腔。他們與其他鋼不同，因為他們是不含碳的允悦，屬于金屬間化合物膝擂，通過豐富的鎳、鈷和鉬的冶金反應(yīng)硬化隙弛。由于高硬度和耐磨性架馋，馬氏體300才適用于許多模具的應(yīng)用全闷，例如叉寂，注塑模具、輕金屬合金鑄造总珠、沖壓和擠壓等屏鳍，同時，其也廣泛應(yīng)用于航空航天局服、高強度機身部件和賽車零部件钓瞭。

不銹鋼

不銹鋼與碳鋼不同，目前的鉻含量不同淫奔，10.5%鉻含量最低的鋼合金山涡，不銹鋼不容易生銹腐蝕。目前缓冷，應(yīng)用于金屬3D打印的不銹鋼主要有三種：奧氏體不銹鋼316L铝三、馬氏體不銹鋼15-5PH淑免、馬氏體不銹鋼17-4PH即倦。奧氏體不銹鋼316L，具有高強度和耐腐蝕性暑礼，可在很寬的溫度范圍下降到低溫疚线，可應(yīng)用于航空航天、石化等多種工程應(yīng)用硅拆，也可以用于食品加工和醫(yī)療等領(lǐng)域背渤。馬氏體不銹鋼15-5PH，又稱馬氏體時效（沉淀硬化）不銹鋼栗衍，具有很高的強度熊骆、良好的韌性鹿竭、耐腐蝕性，而且可以進(jìn)一步的硬化纳倚，是無鐵素體胜溢。目前，廣泛應(yīng)用于航空航天章母、石化母蛛、化工、食品加工乳怎、造紙和金屬加工業(yè)彩郊。馬氏體不銹鋼17-4PH，在高達(dá)315℃下仍具有高強度高韌性蚪缀，而且耐腐蝕性超強秫逝，隨著激光加工狀態(tài)可以帶來極佳的延展性。

金屬3D打印材料應(yīng)用最為廣泛的金屬粉末合金主要有純鈦及鈦合金询枚、鋁合金筷登、鎳基合金、鈷鉻合金哩盲、銅基合金等前方。
純鈦及鈦合金目前應(yīng)用于市場的純鈦，又稱商業(yè)純鈦廉油，分為1級和2級粉體惠险，2級強于1級，對于大多數(shù)的應(yīng)用同樣具有耐腐蝕性紧寺。因為純鈦2級具有良好的生物相容性燎拟，因此在醫(yī)療行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用前景。鈦是鈦合金產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵虾脆。目前享秒，應(yīng)用于金屬3D打印的鈦合金主要是鈦合金5級和鈦合金23級，因為其優(yōu)異的強度和韌性压伸，結(jié)合耐腐蝕蛆古、低比重和生物相容性，所以在航空航天和汽車制造中具有非常理想的應(yīng)用鳞乏，而且舔伴，因為強度高、模量低绝绊、耐疲勞性強溃柑，應(yīng)用于生產(chǎn)生物醫(yī)學(xué)植入物。鈦合金23級，純度更高稀境，是神級一樣的牙科和醫(yī)療鈦品級玲躯。

合金

鋁合金目前，應(yīng)用于金屬3D打印的鋁合金主要有鋁硅AlSi12和AlSi10Mg兩種鳄乏。鋁硅12府蔗，是具有良好的熱性能的輕質(zhì)增材制造金屬粉末，可應(yīng)用于薄壁零件如換熱器或其他汽車零部件汞窗，還可應(yīng)用于航空航天及航空工業(yè)級的原型及生產(chǎn)零部件姓赤；硅/鎂組合使鋁合金更具強度和硬度，使其適用于薄壁以及復(fù)雜的幾何形狀的零件仲吏，尤其是在具有良好的熱性能和低重量場合中不铆。

鎳基合金一般情況下，鎳基合金都具有良好的抗拉伸裹唆、抗疲勞和抗熱疲勞性能誓斥。目前，主要有Inconel 738许帐、Hastelloy X劳坑、Inconel 625、Inconel 713成畦、Inconel 718等距芬。Inconel 738具有良好的高溫蠕變斷裂強度，抗熱腐蝕性是較低鉻含量的超合金堆浴，可長期暴露于高達(dá)920-980℃的高溫腐蝕性的環(huán)境中珍催，適用于飛機發(fā)動機、燃?xì)廨啓C哭逻。Hastelloy X在高溫下具有高強度和抗氧化性禾底，在高達(dá)1200℃的環(huán)境中，也具有良好的延展性躬筐，目前据鼓，主要應(yīng)用于航空航天技術(shù)中，例如燃?xì)廨啓C部件和燃燒區(qū)組件如過渡管帅忌、燃燒器罐弦银、噴桿、排氣管煮卢、加力燃燒室等措找；而且還因為具有耐應(yīng)力腐蝕開裂的性能，應(yīng)用于工業(yè)爐争造、石油化工及化學(xué)過程工業(yè)中。Inconel 625在高溫約815℃的條件下依然具有良好的負(fù)載性能，而且耐腐蝕性強仁锯，廣泛應(yīng)用于航空航天耀找、化工及電力工業(yè)中。Inconel 713具有優(yōu)異的抗熱疲勞性能业崖，以及在927℃的特殊斷裂強度野芒，適用于噴氣發(fā)動機燃?xì)廨啓C葉片。Inconel 718是基于鐵鎳硬化的超合金双炕，具有良好的耐腐蝕性及耐熱狞悲、拉伸、疲勞妇斤、蠕變性摇锋，適用于各種高端應(yīng)用，例如站超，飛機渦輪發(fā)動機和陸基渦輪機等荸恕。

鈷鉻合金鈷鉻合金具有高強度、耐腐蝕性強死相、良好的生物相容性以及無磁性的性能洪洪，主要應(yīng)用于外科植入物包括合金人工關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)丘三，同時其還可用于發(fā)動機部件以及時裝极谚、珠寶行業(yè)等。

銅基合金應(yīng)用于市場的銅基合金许辖，俗稱青銅舅狭，具有良好的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性，可以結(jié)合設(shè)計自由度扯涝，產(chǎn)生復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和冷卻通道秸严，適合冷卻更有效的工具插入模具，如半導(dǎo)體器件锣猜，也可用于微型換熱器恍肢，具有壁薄、形狀復(fù)雜的特征俊伯。

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