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      一種兼顧強度與導電性的SLM 3D打印銅合金材料CuNi2SiCr

      2019-11-5 16:29:16 來源:全球金屬網 字體:  術語簡釋』『行情討論』『走勢圖
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      純銅及銅合金由于極好的導電、導熱、耐腐蝕性及韌性等特點,被廣泛應用于電力、散熱、管道、裝飾等領域,有的銅合金材料因具有良好的導電、導熱性和較高強度,被廣泛應用于制造航空、航天發動機燃燒室部件。但是隨著應用端對于復雜結構零部件的需求增多,傳統加工工藝已逐漸無法滿足需求。


      選區激光熔化金屬3D打印技術具有可成形復雜結構零部件,材料利用率高,無需模具等優點,該技術在制備復雜結構的銅合金熱交換器、尾噴管等零部件方面具有巨大的應用潛力。但由于銅的導熱性和反射性極佳,銅金屬在激光熔化的過程中,吸收率低,激光難以持續熔化銅金屬粉末,從而導致成形效率低,冶金質量難以控制等問題。


      不過,銅基合金3D打印材料與新型3D打印激光器正在推動著銅金屬3D打印技術的發展。近日,金屬3D打印企業SLM Solutions 就驗證通過了一種用于選區激光熔化3D打印的銅合金材料-CuNi2SiCr ,并確立了這款材料的理想打印參數。




      銅基合金的3D打印


      通過熱處理


      進一步提高強度與電導率


      銅合金CuNi2SiCr 材料能夠與SLM Solutions的所有激光熔化3D打印系統兼容,是一種可熱硬化的合金,具有高剛度以及電導率和導熱率的平衡組合的特征。該合金中包括鎳和硅成分,具有很高的耐腐蝕性和耐磨性。




      來源:SLM Solutions


      SLM Solutions對CuNi2SiCr 銅合金材料進行了鑒定與參數驗證,并確立這款材料的理想打印參數。在測試這些參數時,銅合金突出的主要問題是對氧氣的敏感性,為了解決這個問題,SLM Solutions建議在使用該材料時,其系統中的氧氣最大含量為500 ppm。


      3D打印銅合金材料導電性通常低于純銅(IACS值為100%),SLM Solutions的CuNi2SiCr材料在經過熱處理后,IACS值由打印完成時的14%,提升至40%,導電性雖然低于純銅,但仍適用于部分導電應用。




      數據來源:SLM Solutions


      根據SLM Solutions ,銅合金材料的電導率會隨著合金元素數量的增加而降低,但其他性能(例如強度)可以得到改善,CuNi2SiCr 材料的強度優于純銅。通過實施熱處理工藝能夠提高CuNi2SiCr 3D打印部件的性能,例如通過沉淀強化使零件具有更高的強度和電導率。


      CuNi2SiCr 銅合金3D打印材料適合應用于模具制造、電氣工程的導電觸點、焊接噴嘴、閥等領域。CuNi2SiCr 材料的強度、電阻和導電性能使其非常適合于制造在機械、熱和摩擦應力環境中的導電性零件。


      相對于傳統制造工藝,CuNi2SiCr 材料與金屬3D打印技術在實現設計自由度方面的優勢相結合,能夠解鎖更多傳統工藝無法實現的新應用,包括設計和制造具有復雜內部幾何形狀和拓撲優化的銅合金零部件,最終得到輕量化的,更具成本效益的零部件。


      3D科學谷


      Review


      3D科學谷曾在《3D打印發展趨勢及中國市場的機遇與挑戰》白皮書中談到,快速發展的金屬粉末材料是金屬3D打印技術應用發展的重要驅動力。從打印材料來看,鈦合金材料的價格有望大幅降低,新型不銹鋼合金的出現,高強度與低價格鋁合金材料的出現,銅合金粉末床激光熔化技術與應用的發展,將為增材制造領域迎來鈦合金、鋁合金、銅合金以及復合材料制造的新時代。




      《3D打印發展趨勢及中國市場的機遇與挑戰》


      來源:3D科學谷


      根據3D科學谷的市場觀察,除了CuNi2SiCr 銅合金粉末材料,已投入應用的典型3D打印銅合金粉末材料還包括NASA(美國國家航空航天局)開發的高強度,高導電率的銅基合金GRCop-42, GKN 公司開發的CuCrZr、CuNi3Si材料,以及Heraeus 公司開發的CuSn10和CuSn8等。在我國增材制造企業中,西安鉑力特已在銅金屬激光成形領域取得了進展,研制出針對難熔金屬和高導熱、高反射金屬的3D打印工藝,實現了復雜流道的銅材料制造工藝,成功制備出3D打印銅合金尾噴管;長沙新材料產業研究院有限公司等材料企業進行了CuCrZr銅合金3D打印粉末的研發。


      銅金屬3D打印激光器的發展也促進了純銅和銅合金的3D打印應用。根據3D科學谷的市場觀察,2018 年島津公司擬(日本)實現了其 BLUE IMPACT 藍光沖擊二極管激光器的商業化,這種激光器可以在高亮度下產生 100 瓦的功率,島津 450 納米藍色二極管激光器的一個關鍵應用是銅材料的 3D 打印。銅對藍色激光的吸收率很高,背反射的減少可以使加工過程變快,這對傳統的紅外激光器是一個嚴峻的挑戰。新研發的 3D 打印機可以用純銅粉高效打印物體。此外,德國Fraunhofer “SLM綠色”項目所推動了綠色激光器的發展,該激光器與1μm波長的波長相比更短,波長在515nm,旨在解決銅對激光的高反射問題。


      相聚德國法蘭克福,3D科學谷創始人Kitty將于2019年11月20日,11.0-A79 展臺介紹2019年全球3D打印市場趨勢,包括設備趨勢,材料趨勢,應用開發趨勢,軟件趨勢。3D打印中國市場的現狀,包括中國3D打印市場的SWOT分析,創新者的亮點,在中國開展3D打印業務的挑戰以及中國3D打印發展趨勢的展望。(全球金屬網 www.toshonos.com) 點擊此處】或掃描下面二維碼即可用微信接收各種行情報價啦!

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