升華三維3D打印材料鎢合金顆粒，探索鎢金屬設(shè)計可行性

說到金屬鎢，大家的第一反應大多會是“燈泡里那根會發(fā)光的燈絲”，其實不然，鎢既被用于制造硬質(zhì)合金，號稱“工業(yè)的牙齒”，也被用于制造純鎢制品或鎢合金，稱為戰(zhàn)爭金屬之王。鎢在軍事上的廣泛用途決定了其作為一個國家的戰(zhàn)略資源地位，鎢被歐盟認定是14種關(guān)鍵原材料之一，在美國國家風險清單中鎢的地位也很高，都是被嚴格限制出口的材料之一。



鎢材料簡介

鎢的熔點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，鎢還具有良好的導電性和導熱性，較小的膨脹系數(shù)等特性，因而被廣泛應用到合金、電子、化工等領(lǐng)域，其中硬質(zhì)合金是鎢最大的消費領(lǐng)域。

鎢金屬是典型的難熔金屬，難成形材料，也難以通過金屬3D打印技術(shù)進行加工。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，然后通過燒結(jié)工藝提高零件的強度和密度。目前市面上少量企業(yè)通過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)等工藝進行后處理，獲得最終的強度。該間接3D打印技術(shù)的應用，不僅能夠節(jié)省模具制造時間與成本，還能夠?qū)崿F(xiàn)更為復雜的零部件設(shè)計，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)。通過升華三維3D打印機逐層快速打印出預設(shè)的模型生坯，然后經(jīng)過脫脂和燒結(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，延展性及導熱性好，電性能優(yōu)良，抗拉強度高，吸收射線能力強。主要應用于航空航天、軍事國防、核工業(yè)、工業(yè)制造及飾品等領(lǐng)域。



△燒結(jié)件力學性能

除了開發(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，希望幫助應用端探索鎢金屬的全新設(shè)計可行性。升華三維正在推進的鎢合金間接3D打印技術(shù)，是否將為鎢合金應用領(lǐng)域帶來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。