拉伸強度超過520MPa，眾遠新材料推出高強度3D打印鋁合金

導讀：2020年3月19日，南極熊獲悉，眾遠新材料近日發(fā)布了自主研發(fā)的3D打印用超高強度鋁合金粉末，命名為ZYHA-1。檢測數(shù)據(jù)顯示，使用這種材料3D打印的鋁合金測試件室溫拉伸強度穩(wěn)定在520MPa以上，屈服強度穩(wěn)定在480MPa以上，延伸率穩(wěn)定之在8%以上。

△眾遠新材料發(fā)布的3D打印高強度鋁合金粉末ZYHA-1

△拉伸測試數(shù)據(jù)，拉伸強度穩(wěn)定在520MPa以上

全球鋁合金粉末市場

近幾年，隨著鋁合金3D打印技術不斷突破，其在航空航天、汽車等領域的應用也逐漸爆發(fā)出來。2019年SmarTech發(fā)布了一份關于鋁合金3D打印機會的市場跟蹤和預測報告，該報告稱2018年鋁合金粉末的出貨量增長43％，占到3D打印金屬粉末的近10％。

圖源：SmarTech

鋁合金材料具有密度輕、彈性好、比剛度和比強度高等一系列優(yōu)良特性，傳統(tǒng)工藝生產的鋁合金工件已經(jīng)被廣泛采用，當與3D打印技術結合之后，鋁合金材料能夠進一步發(fā)揮其優(yōu)勢。

然而，鋁合金粉末材料在生產、制備的過程中，存在著一系列的技術難題。相比鈦合金、不銹鋼等材料，鋁合金的3D打印研究和應用在近十年來才獲得較快的發(fā)展。

3D打印鋁合金粉末應用現(xiàn)狀

傳統(tǒng)常用的增材制造鋁合金粉末材料只有AlSi10Mg、AlSi7Mg等幾種材料，均是基于傳統(tǒng)的鑄造鋁合金改性發(fā)展而來的打印牌號，打印件性能室溫拉伸強度很難達到400MPa以上，無法滿足航空、航天領域的需求。

△空客采用Scalmalloy鋁合金材料 3D打印的A320飛機隔斷結構（圖源：網(wǎng)絡）

在國外，空客公司針對航空用鋁合金零件增材制造需求，開發(fā)出一種增材制造專用高強鋁合金粉末材料Scalmalloy，根據(jù)2018年的報道該材料室溫拉伸強度達到500MPa以上，為國際領先水平，已經(jīng)應用于A320飛機機艙結構零件的增材制造?？湛凸疽彩褂酶邚婁X合金在量產加工A350的艙門鎖定軸，在實現(xiàn)減重的同時也大大降低了部件加工成本，充分發(fā)揮了高強鋁合金材料和工藝性能的優(yōu)勢。

此外，3D打印鋁合金在汽車領域的應用潛力也是非常巨大，下圖為福特公司使用鋁合金3D打印的網(wǎng)狀結構歧管。不但可以保證強度，而且可以大幅減重。

△福特公司使用鋁合金3D打印的網(wǎng)狀結構歧管（圖源：網(wǎng)絡）

國內粉末廠商取得突破

據(jù)南極熊了解，國內的3D打印金屬粉末廠商，一直在鋁合金材料方面進行攻關。其中寧波眾遠新材料是一家典型代表，他們聯(lián)合國內多所研發(fā)機構，重新設計材料成分，并充分考慮材料打印過程中的應力控制，綜合考慮為了批量應用的成本問題，經(jīng)過了一年多的攻關成功研制出了一種高強鋁合金粉末材料ZYHA-1。

△眾遠新材料發(fā)布的3D打印高強度鋁合金粉末ZYHA-1

眾遠新材料負責人告訴南極熊：“ZYHA-1是完全國產自主開發(fā)的3D打印用高強鋁合金粉末材料，3D打印力學性能穩(wěn)定、應力小、打印部件顯微組織均勻，相比同類高強鋁合金粉末打印后存在更少的微裂紋，抗疲勞性能優(yōu)異、是一種綜合性能優(yōu)異的高強鋁合金粉體，且使用成本低于進口同類產品?！?/div>

△眾遠新材料的鋁合金件拉伸測試

△打印態(tài)的金相組織

△熱等靜壓+熱處理后的金相組織

使用眾遠新材料研發(fā)的鋁合金粉末，可以適配國內不同型號的3D打印機，3D打印出的拉伸試樣經(jīng)過第三方機構測試，測試結果顯示“成型零件室溫拉伸強度達到520MPa以上，屈服強度達到480MPa以上，延伸率達到8%以上?！?/div>

△ZYHA-1的粉體指標

此外，眾遠新材料的技術團隊通過不斷攻關，突破了鋁合金的流動性難題，ZYHA-1 打印粉體霍爾流速100s以內。這說明鋁合金粉末具有很好的流動性，可以提高打印過程中鋪粉的效率，并且讓鋪粉效果更好。

【ZYHA-1】的流動性

【D10:23μm，D50:36μm，D90:56μm】

除了打印出結構簡單的拉伸試樣之外，眾遠新材料還進行了更進一步的打印測試，成功打印出參數(shù)化結構優(yōu)化設計的抗蛇形減震座。

△使用眾遠新材料的高強鋁合金3D打印的抗蛇形減震座

南極熊相信，隨著鋁合金3D打印材料、成型工藝的不斷進步，將會快速追趕鈦合金、不銹鋼、高溫合金等主流3D打印材料，成為金屬增材制造領域中新的增長機會，我們期待未來在航空航天、汽車等工業(yè)領域，見到越來越多我們中國生產的原材料。

國內金屬3D打印粉末廠商
空客公司針對航空用鋁合金零件增材制造需求，開發(fā)出一種增材制造專用高強鋁合金粉末材料Scalmalloy。下面是其詳細參數(shù)：
1_190704_Scalmalloy_Extended Datasheet.pdf (614.66 KB, 下載次數(shù): 519)

2020-3-20 08:58 上傳

點擊文件名下載附件