中航邁特成功研發(fā)3D打印TiNi記憶合金粉末材料

2017年1月5日，南極熊獲悉，中國(guó)金屬3D打印粉末公司中航邁特在現(xiàn)有球形鈦合金粉末制備技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用自主研發(fā)設(shè)計(jì)的真空電極感應(yīng)氣霧化制粉爐，成功研制出球形度高、流動(dòng)性好、非金屬夾雜物少的高純球形TiNi記憶合金粉末，率先實(shí)現(xiàn)≤53μm細(xì)粉收得率的技術(shù)突破，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)球形TiNi記憶合金粉末研制的空白。

△電極感應(yīng)霧化裝置制粉原理示意圖

TiNi合金是目前形狀記憶合金中研究最全面、記憶性能最好的合金材料，由于其具有優(yōu)異的形狀記憶效應(yīng)與超彈性、高阻尼性、高耐腐蝕性、良好的生物相容性等特點(diǎn)，成為備受關(guān)注的新型功能材料，廣泛應(yīng)用于航空航天、機(jī)械電子、生物醫(yī)療、橋梁建筑、汽車工業(yè)及日常生活等多個(gè)領(lǐng)域。然而TiNi合金的高熔點(diǎn)、高活性、傳統(tǒng)機(jī)加工復(fù)雜且性能差嚴(yán)重制約了合金的性能提高和進(jìn)一步應(yīng)用推廣。

球形TiNi合金粉末是3D打印TiNi合金結(jié)構(gòu)件的原材料，也是該項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵突破點(diǎn)。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)常見(jiàn)的TiNi合金粉末形狀不規(guī)則、夾雜嚴(yán)重，很難滿足3D打印對(duì)粉末原材料高純度、高流動(dòng)性、高球形度的要求。

中航邁特研發(fā)3D打印TiNi記憶合金粉末材料，形貌如下圖（a）所示，可以看出，粉末顆粒形狀呈球形或近球形，顆粒之間基本無(wú)粘連且衛(wèi)星顆粒極少。單個(gè)粉末顆粒形貌如下圖（b）所示，由于氣霧化過(guò)程冷卻速率高，制備出粉末的組織均勻。

△ 電極感應(yīng)氣霧化制備TiNi合金粉末SEM圖.（a）粉末形貌；（b）單個(gè)顆粒粉末形貌

下圖為電極感應(yīng)氣霧化制備球形TiNi合金粉末的X射線衍射圖譜，從圖中可以看出，合金粉末均為TiNi相（B2有序相）。這表明電極感應(yīng)霧化制備的TiNi合金粉末潔凈度高，并且成分均一。經(jīng)氣體含量檢測(cè)，15-53μmTiNi粉末的氧含量為371ppm，氮含量為35ppm。

△TiNi合金粉末XRD衍射圖譜

在成功制備出高球形、高潔凈度、組織成分均勻的合金粉末基礎(chǔ)上，研發(fā)團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步優(yōu)化TiNi合金粉末霧化工藝，提高粉末綜合性能，實(shí)現(xiàn)量化生產(chǎn)，在滿足國(guó)內(nèi)需求同時(shí)出口歐美。在高端鈦基粉末材料研發(fā)和應(yīng)用方面，可以與歐美企業(yè)同臺(tái)競(jìng)技。

該型球形TiNi合金粉末同時(shí)適用于3D打印送粉工藝和鋪粉工藝，使3D打印個(gè)性化人體介入醫(yī)療器械（如心血管支架、脊柱內(nèi)固定物）制造成為可能。

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