Làm thế nào để in 3D kim loại thực hiện trong các thành phần sản xuất trong điều kiện nhiệt độ - cao?

一, một sự thay đổi lớn về phẩm chất của vật liệu: từ "không thể" đến "siêu hiệu suất"
1. Kiểm soát rất chính xác cấu trúc vi mô
Tốc độ làm mát nhanh củain 3D kim loại. Niken - Hợp kim nhiệt độ cao - là một ví dụ tốt. Phương pháp truyền thống cần nhiều tuần điều trị nhiệt đồng nhất hóa hóa học vì sự phân tách đuôi gai. Tuy nhiên, in 3D trực tiếp tạo ra các cấu trúc hạt tế bào nhỏ, điều đó có nghĩa là không cần giai đoạn đồng nhất hóa. Điều trị nhiệt định hướng cũng có thể kiểm soát chính xác kích thước của 'kết tủa pha xuống mức nano. NASA đã đánh giá Niken in 3D - Bình tuabin hợp kim dựa trên và thấy rằng chúng giữ 98% cường độ ban đầu của họ ở nhiệt độ cao là 1600 độ. Điều này mạnh hơn 15% so với các rèn truyền thống.
2. Hợp chất với độ dốc của các vật liệu khác nhau
In 3D có thể thay đổi thành phần của vật liệu theo cách gradient để đáp ứng nhu cầu hiệu suất của các phần khác nhau của các thành phần nhiệt độ-} cao. Một nhóm đã tạo ra một coban - dựa trên/niken - đĩa tuabin composite dựa trên cả hai đều là creep - chống lại và có tuổi thọ mỏi dài ở 1200 độ. Họ đã làm điều này bằng cách sử dụng công nghệ trộn bột trực tuyến để làm cho khu vực lõi của đĩa trở nên cao - Cobalt - hợp kim dựa trên và cạnh của đĩa cao - Nhiệt độ - Tính năng "Một tài liệu cho nhiều lần sử dụng" cắt giảm chi phí của một mảnh duy nhất xuống 40% và thời gian cần thiết để nghiên cứu và sản xuất nó bằng 60%.
3. Tạo hệ thống hợp kim mới
Nhóm Viện Kim loại của Học viện Khoa học Trung Quốc đã sử dụng công nghệ Fusion Bed Bed (LPBF) để tạo ra AL - Nó vẫn có độ bền kéo 450MPa ở 400 độ, lấp đầy khoảng cách hiệu suất của hợp kim nhôm truyền thống trong phạm vi nhiệt độ 200-450 độ. Bước đột phá chính là:
Cấu trúc hỗn hợp vô định hình/tinh thể: Trung tâm của bể tan chảy nhanh chóng, tạo thành một mạng vô định hình khiến cho việc trật khớp dễ dàng đi lại.
MULTI - Tăng cường pha Tăng tỷ lệ: Al ₈ Fe ₂ Si, Al ₁ V và các pha Nano khác hoạt động cùng nhau tại giao diện Al ∝ SC để ngừng thô ở nhiệt độ cao.
Kiểm soát ranh giới hạt scandium: Phần tử SC tinh chỉnh các hạt và giữ các ranh giới hạt tại chỗ, khiến chúng ít có khả năng bị nứt hơn 70% khi được làm nóng.
2, Những ý tưởng mới trong quy trình sản xuất: Đi từ "trừ" sang "phụ gia"
1. Việc đúc các cấu trúc phức tạp trong một mảnh
Trong quá khứ, tạo ra các thành phần nhiệt độ- cao yêu cầu hàng chục bước để kết hợp các phần khác nhau. Tuy nhiên, với in 3D, bạn có thể trực tiếp tạo các tính năng phức tạp như cấu trúc tổ ong sinh học và các kênh làm mát phù hợp. Một công ty hàng không vũ trụ nhất định tạo ra các lưỡi tuabin được kết nối với cấu trúc làm mát tổ ong sinh học. Điều này làm cho việc làm mát hiệu quả hơn 40% và tăng gấp đôi tuổi thọ của lưỡi kiếm. Lớp lót buồng đốt của động cơ máy bay được in với các kênh làm mát lớp -} bằng công nghệ Melting Electron Helting (EBM). Sau khi được điều trị bằng cách nhấn đẳng hướng nóng, hiệu suất creep nhiệt độ - cao cũng tốt như các lần rèn và vượt qua bài kiểm tra băng ghế 3000 giờ.
2. Tích hợp nhẹ và chức năng
In 3D có thể tạo ra độ cao - Phần nhiệt độ 30% đến 70% thông qua thiết kế tối ưu hóa cấu trúc liên kết. Xe đua Porsche 911 GT2 RS có piston hợp kim titan in 3D đã chế tạo - trong các kênh làm mát. Các kênh này tăng cường sản lượng động cơ lên ​​30 mã lực và giảm trọng lượng 15%. Quan trọng hơn, Multi - Công nghệ in vật liệu cho phép bạn đặt các bộ phận điện tử như cảm biến và bộ truyền động ngay vào chất nền kim loại, đó là cách đạt được "trí thông minh chức năng cấu trúc".
3. Một cuộc cách mạng trong bảo trì và tái sản xuất
Công nghệ lắng đọng năng lượng theo hướng 3D (DED) có thể khắc phục các bộ phận nhiệt độ -} cao với thiệt hại cục bộ rất chính xác. Kỹ thuật ốp laser được sử dụng bởi một nhà máy điện nhất định để cố định các lưỡi tuabin khí . 3 d quét các phần bị hỏng tạo ra đường dẫn sửa chữa, và sau đó lớp bột tương tự được tan chảy từng lớp. Sau khi được sửa chữa, sức mạnh mệt mỏi của các bộ phận quay trở lại 95% so với các bộ phận mới, giúp tiết kiệm 700.000 nhân dân tệ mỗi lần sửa chữa.
3, Sử dụng và các vấn đề trong ngành: Nhảy từ phòng thí nghiệm này sang công nghiệp khác
1. Ngành công nghiệp máy bay là chiến trường quan trọng
Động cơ máy bay: Vòi phun nhiên liệu động cơ từ GE Hàng không kết hợp 20 phần thành một bằng cách sử dụng in 3D, làm cho nó có khả năng chống nhiệt hơn 200 độ và dài hơn năm lần - kéo dài;
Động cơ tên lửa: NASA đã thử nghiệm một buồng lực đẩy được làm bằng hợp kim nhôm được in 3D - sử dụng cơ chế làm mát tái tạo để giữ nhiệt độ của thành bên dưới điểm nóng chảy. Điều này tăng mật độ lực đẩy lên 30%.
Máy bay siêu âm: Một nhóm đã tạo ra một phần nóng hợp kim vonfram Rhenium có thể xử lý nhiệt độ cao đột ngột là 3000 độ. Đây là hỗ trợ vật chất quan trọng cho vũ khí siêu âm.
2. Những phát triển mới trong lĩnh vực năng lượng và công nghiệp
Tua bin khí: 3D của Siemens Energy {{1 đưa
Tập đoàn hạt nhân quốc gia Trung Quốc 3D - Ống bọc hợp kim Zirconium được in cho thiết bị năng lượng hạt nhân có khả năng chống ăn mòn cao gấp ba lần trong độ cao 400 độ
Bosch đã tạo ra một cánh quạt tăng áp in 3D cho ngành công nghiệp ô tô làm cho cánh quạt mạnh hơn 15% so với creep và nhanh hơn 40% để đáp ứng ở 1200 độ.
3. Các vấn đề và cách giải quyết các vấn đề quan trọng
Cơ sở dữ liệu của các vật liệu bị thiếu: Có thể mất đến hai năm để tạo ra các hợp kim nhiệt độ - mới và cơ sở hạ tầng dữ liệu lớn để theo dõi mức độ cần thiết của quy trình thành phần.
Kiểm soát độ ổn định của quá trình: Thiết kế của vòi phun tên lửa đã yêu cầu hơn 200 thay đổi đối với các tham số của nó và cần tạo ra trong - Giám sát tình huống và đóng - Các hệ thống điều khiển vòng lặp;
Chi phí cao sau khi xử lý: Đĩa tuabin cần trải qua bảy bước, chẳng hạn như hỗ trợ, xử lý nhiệt và gia công. Điều này có giá 40% tổng chi phí và liên quan đến việc tạo ra một hệ thống vật liệu xử lý không -.
Rủi ro môi trường và an toàn: Xử lý chất thải kim loại chi phí 12% chi phí hoạt động và các phương pháp mới để tái chế và in với ít bụi hơn cần phải được thực hiện.