近年来,3D打印(yìn)成(chéng)为一项备受关注的热(rè)门(mén)技术(shù)。它将(jiāng)塑料、金(jīn)属等(děng)“打(dǎ)印材料”,通过逐层堆(duī)叠(dié)打(dǎ)印(yìn)的方式,来(lái)制造成为实(shí)物,应用领域日益广泛。在众多“打印材料”中(zhōng),金属粉末材(cái)料具有巨大优势和发展前景,但技(jì)术难度极高(gāo),一直是制(zhì)造行业攻关的(de)热点。
从2014年起,位于四川攀枝花的攀钢研究(jiū)院,就(jiù)开始对3D打印(yìn)用球形钛(tài)粉技术(shù)展开研究,逐步打破国外垄断,目前(qián)已达到了国内行业(yè)先进水平。
小小钛粉是打(dǎ)印领域关键原材料
“钛金属具有质量轻(qīng)、强度高、耐腐蚀(shí)等特点。”在攀钢研究院一间实验室内,球形钛粉技术研发负(fù)责人(rén)赵三(sān)超,从架子上取下(xià)一个(gè)玻璃瓶,里面(miàn)装着3D打(dǎ)印用的(de)球(qiú)形钛粉,呈灰黑色粉(fěn)末状(zhuàng)。
赵三(sān)超介绍说,近年来(lái),随着(zhe)全球(qiú)3D打印技术(shù)的发(fā)展,看(kàn)似毫不起眼(yǎn)的钛(tài)及(jí)钛合(hé)金粉末,成为了(le)金属零件(jiàn)3D打(dǎ)印领域所需的关键(jiàn)材(cái)料,虽然国内也有企业研发,但其制备技术一直(zhí)被国外(wài)企业垄断。
“最开始做实验的(de)时候,很(hěn)难做(zuò)下去。”赵三超说,3D打印是一个综合性(xìng)非(fēi)常(cháng)高(gāo)的行业,涉及多门学科,包括冶金、化工、材料等,研发(fā)过(guò)程十分艰(jiān)难,只能边(biān)开(kāi)发、边摸(mō)索、边调(diào)整。
“3D打印,最大的优点是不用开模(mó)具,一(yī)些(xiē)复杂产(chǎn)品,比如异(yì)形件、结构件等,通过3D打印,都可以直接实现。”赵三超说,目前,钛及钛合金球形粉末打印技术,主要(yào)用于航(háng)空、航天以及医疗器械、生物医学等行业。
自主研发未来可用于更多领域
2017年(nián),攀钢研究院打通了气(qì)雾化制(zhì)备(bèi)球形钛(tài)及钛(tài)合金粉末工艺流程,整体技术和(hé)产品质(zhì)量达到了国际先(xiān)进水平。2018年,在激光打印用球(qiú)形钛合(hé)金(jīn)粉末制备方面(miàn)取得突破(pò)。到2019年,解(jiě)决了粉末(mò)流(liú)动性(xìng)等问(wèn)题,产(chǎn)品也(yě)得到了用户认(rèn)可。
几十微米的球形钛粉,如果不放大看,就(jiù)是一堆细粉,它们是如(rú)何生产出来的(de)?
赵三(sān)超(chāo)解释了大概的生产流程:通过感(gǎn)应线(xiàn)圈加热,将钛(tài)棒融化,然后通过高压气体(tǐ),将(jiāng)融化后的(de)液态钛“吹(chuī)碎”,这样(yàng),钛(tài)就破碎成了一颗颗(kē)小(xiǎo)液滴,下落(luò)凝固成为(wéi)圆形(xíng)的粉末状。这样的生产(chǎn)方法(fǎ),被(bèi)称为(wéi)电极感应气雾化法,是目前全球工业化生(shēng)产钛合金(jīn)粉末的主要方法之(zhī)一。
就目前的市(shì)场来看,球形钛粉(fěn)的价格,大约是1500元至2000元一公斤,前景广阔。不过,虽然现(xiàn)在攀(pān)钢研究院已实现批量化(huà)生产,但目(mù)前(qián)阶段还是以科研(yán)为主(zhǔ),还需要(yào)进一步提高产品质(zhì)量(liàng),逐步实现产业化。