升華三維3D打印材料鎢合金顆粒，探索鎢金屬設(shè)計(jì)可行性

說(shuō)到金屬鎢，大家的第一反應(yīng)大多會(huì)是“燈泡里那根會(huì)發(fā)光的燈絲”，其實(shí)不然，鎢既被用于制造硬質(zhì)合金，號(hào)稱(chēng)“工業(yè)的牙齒”，也被用于制造純鎢制品或鎢合金，稱(chēng)為戰(zhàn)爭(zhēng)金屬之王。鎢在軍事上的廣泛用途決定了其作為一個(gè)國(guó)家的戰(zhàn)略資源地位，鎢被歐盟認(rèn)定是14種關(guān)鍵原材料之一，在美國(guó)國(guó)家風(fēng)險(xiǎn)清單中鎢的地位也很高，都是被嚴(yán)格限制出口的材料之一。



鎢材料簡(jiǎn)介

鎢的熔點(diǎn)是所有金屬元素中最高的，密度(19.3 g/cm3)很高，鎢的硬度也很高，如碳化鎢的硬度則與金剛石接近。此外，鎢還具有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，較小的膨脹系數(shù)等特性，因而被廣泛應(yīng)用到合金、電子、化工等領(lǐng)域，其中硬質(zhì)合金是鎢最大的消費(fèi)領(lǐng)域。

鎢金屬是典型的難熔金屬，難成形材料，也難以通過(guò)金屬3D打印技術(shù)進(jìn)行加工。鎢金屬的傳統(tǒng)制造工藝是將碳化鎢粉末壓制成所需的形狀，然后通過(guò)燒結(jié)工藝提高零件的強(qiáng)度和密度。目前市面上少量企業(yè)通過(guò)基于粉末床工藝的電子束熔化（EBM）和選區(qū)激光熔化（SLM）3D打印技術(shù)在探索純鎢以及鎢合金的制造，這兩種技術(shù)均為直接金屬3D打印技術(shù)。

升華三維首創(chuàng)的“3D打印+粉末冶金”相結(jié)合的金屬·陶瓷間接3D打印技術(shù)——粉末擠出打印技術(shù)（PEP），能夠在無(wú)模具的情況下將鎢金屬粉末成型，然后再結(jié)合傳統(tǒng)的脫脂燒結(jié)等工藝進(jìn)行后處理，獲得最終的強(qiáng)度。該間接3D打印技術(shù)的應(yīng)用，不僅能夠節(jié)省模具制造時(shí)間與成本，還能夠?qū)崿F(xiàn)更為復(fù)雜的零部件設(shè)計(jì)，提升零部件的附加值。



△PEP技術(shù)工藝流程

由升華三維推出的金屬3D打印材料——鎢合金顆粒料（UPGM-96WNIFE），是一種金屬聚合物復(fù)合材料，呈灰色，粒徑在8-14目的近球形顆粒，可用于生產(chǎn)鎢合金的部件。與以往涉及到的鎢合金3D打印粉末所不同的是，這種鎢合金材料是采用的是PEP技術(shù)。通過(guò)升華三維3D打印機(jī)逐層快速打印出預(yù)設(shè)的模型生坯，然后經(jīng)過(guò)脫脂和燒結(jié)工藝，得到最終致密的金屬部件。


△3D打印材料—鎢合金顆粒料


△鎢合金樣品展示

打印好的鎢合金部件具有超高的密度、硬度，良好的光澤度和質(zhì)感，延展性及導(dǎo)熱性好，電性能優(yōu)良，抗拉強(qiáng)度高，吸收射線(xiàn)能力強(qiáng)。主要應(yīng)用于航空航天、軍事國(guó)防、核工業(yè)、工業(yè)制造及飾品等領(lǐng)域。



△燒結(jié)件力學(xué)性能

除了開(kāi)發(fā)鎢合金3D打印材料，升華三維還提供硬質(zhì)合金零件的3D打印服務(wù)，希望幫助應(yīng)用端探索鎢金屬的全新設(shè)計(jì)可行性。升華三維正在推進(jìn)的鎢合金間接3D打印技術(shù)，是否將為鎢合金應(yīng)用領(lǐng)域帶來(lái)高速以及更低成本的批量生產(chǎn)解決方案，讓我們拭目以待。