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導讀：由于理想的強度和重量特性，汽車和航空航天領(lǐng)域?qū)Ω邷剽伜辖鸬男枨笳谠黾?。然而，工程重量比、復雜的結(jié)構(gòu)、工作溫度以及鈦零件的發(fā)展速度對傳統(tǒng)制造工藝提出了挑戰(zhàn)。因此，增材制造技術(shù)成了制造商突破這一挑戰(zhàn)的有力工具。 南極熊獲悉，位于意大利福爾諾沃·迪·塔羅（Fornovo di Taro）的BEAMIT集團于2021年3月26日宣布已經(jīng)開發(fā)了鈦合金Ti6242的增材制造工藝。公司表示，Ti6242可用于制造賽車和航空應(yīng)用部件，且性能優(yōu)于傳統(tǒng)技術(shù)加工的合金。 △BEAMIT工廠-Rubbiano（PR） BEAMIT的激光粉末床熔合（LPBF）3D打印工藝可以生產(chǎn)出具有與其他材料相似的抗拉強度和耐熱性水平的組件，但是它們的重量要輕得多。據(jù)公司稱，新開發(fā)的工藝還可以通過廢物預防和粉末回收來獲得可持續(xù)性收益。盡管賽車領(lǐng)域可使用其他材料達到與Ti6242相似的拉伸強度，但重量要大得多。Ti6242可替代鎳超合金制造的零件，例如排氣裝置和超音速飛機發(fā)動機材料，減輕重量的同時又不損失強度。 △BEAMIT集團總經(jīng)理Andrea Scanavini 3D打印Ti6242 Ti6242具有輕質(zhì)、高拉伸強度的特性，能夠承受高達550°C的溫度，可以打印復雜的形狀。BEAMIT從2019年開始開發(fā)適用于LPBF加工的Ti6242增材制造工藝。Ti6242具有抗高溫能力，能夠生產(chǎn)輕質(zhì)組件而又不影響抗拉強度。這使合金成為賽車和航空航天領(lǐng)域中輕量化和高性能組件的理想選擇。BEAMIT團隊著手通過LPBF工藝優(yōu)化Ti6242在高溫下的機械性能，從而實現(xiàn)了高達1kMPa的拉伸強度和4.5 g /cm3的密度。 △Ti6242顯微組織 BEAMIT集團材料與特殊工藝經(jīng)理Alessandro Rizzi表示這種材料非常適合激光粉末床熔合（LPBF），但真正的重點是熱處理。研究團隊設(shè)計了不同的真空循環(huán)以優(yōu)化在室溫和高溫下的機械性能，并開發(fā)了集成的高壓熱處理工藝。Ti6242合金在高達550°C的溫度下具有超過600 MPa的高強度重量比，這使材料成為高機械強度和輕量化應(yīng)用的絕佳選擇，可替代鋼和鎳超合金。 △極限拉伸強度（UTS）與溫度關(guān)系 經(jīng)過BEAMIT團隊測試比較3D打印Ti6242與常規(guī)方法（例如鍛造）生產(chǎn)的Ti6242和另一種高性能鈦合金IMI834零件的機械性能，3D打印組件的性能要優(yōu)于傳統(tǒng)鍛造組件。通過LPBF生產(chǎn)的Ti6242經(jīng)過固溶熱處理（高于β-轉(zhuǎn)變溫度）和老化，在室溫以及300°C、550°C和750°C下拉伸試驗表征。（注意：這些合金通常用于最高550°C的應(yīng)用；已進行750°C測試以探究在高于正常工作溫度下的性能）。 △屈服強度（YS）與溫度關(guān)系 圖表顯示，AM制造的Ti6242（紅色）在極限拉伸強度（UTS）和屈服強度（YS）方面的機械強度可以媲美傳統(tǒng)技術(shù)（鍛造）生產(chǎn)的Ti6242和IMI834（高溫下性能最高的鈦合金之一）。Ti6242（AM）的延展性由斷裂伸長率（ε）值確定。 △斷裂伸長率（ε）與溫度關(guān)系 據(jù)BEAMIT稱，這項工藝鞏固了增材制造在汽車和航空航天等行業(yè)的作用。公司還稱這項技術(shù)還能通過僅使用必要的材料與回收剩余粉末實現(xiàn)可持續(xù)性，減少浪費。 3D打印鈦合金的應(yīng)用 在汽車方面，豪華車制造商布加迪已在部分車輛中使用了3D打印鈦金屬零件以減輕重量并提高零件的耐高溫性，包括Chiron Pur Sport車型的排氣尾管、鈦合金制動鉗和Bolide超級跑車的鈦合金前翼支架。 △布加迪跑車尾氣管，使用EOS M400多激光金屬3D打印機生產(chǎn) 同時，汽車改裝專家1016 Industries已將鈦和碳纖維3D打印融合在一起。將3D打印的性能部件集成到邁凱倫720S跑車的超輕量版本中。得益于這項技術(shù)，特別版車型的重量比原始車型輕了近9％。 △華曙高科FS271M金屬激光燒結(jié)系統(tǒng)，圖片來自華曙高科 航空航天領(lǐng)域的3D打印鈦材料開發(fā)也取得了重大進展。例如，SLM和SLS 3D打印機制造商華曙高科宣布，他們的客戶航天海鷹(哈爾濱)鈦業(yè)有限公司開發(fā)了一種新的高溫鈦材料TA32，專門用于FS271M 3D打印系統(tǒng)。合金零件可承受最高550攝氏度的工作溫度，并且在高溫下具有出色的拉伸強度、柔韌性和可塑性。 △2016年在猶他州希爾空軍基地的基地維修期間，新的金屬3D打印零件將替換F-22戰(zhàn)斗機零件。新鈦金屬零件不會腐蝕，比傳統(tǒng)制造零件采購速度更快、成本更低。美國空軍R. Nial Bradshaw攝。 在國外，美國航空航天制造商Spirit AeroSystems先前已在波音787的前機身上安裝了3D打印鈦制結(jié)構(gòu)部件，而美國空軍的希爾空軍基地也已經(jīng)成功地將3D打印鈦合金支架并入了由航空航天和國防承包商洛克希德·馬丁公司（LockheedMartin）制造的F-22戰(zhàn)斗機。 △從2017年開始， RPD床就為波音787 Dreamliner生產(chǎn)鈦部件。照片通過Norsk Titanium BEAMIT集團 BEAMIT集團總部位于Fornovo di Taro（帕爾馬），在金屬粉末增材制造（AM）領(lǐng)域已經(jīng)運營了24年。擁有48個增材制造系統(tǒng)，分布在帕爾馬和雷焦艾米利亞地區(qū)的5個設(shè)施中，擁有100多名員工，是歐洲最大的3D打印中心。BEAMIT集團專門為航空航天、汽車、能源、賽車和工業(yè)工程等苛刻行業(yè)提供高端金屬增材制造組件，并擁有許多相關(guān)質(zhì)量認證，包括航空航天用AS/ EN 9100：2018、NADCAP批準（國家航空航天和國防承包商）認證計劃）和IATF Automotive。高科技工程和金屬粉末領(lǐng)域全球領(lǐng)導者山特維克集團，擁有廣泛的AM合金以及金屬3D打印方面卓越的專業(yè)知識，并在2019年獲得了BEAMIT的大量股份。2020年，BEAMIT收購了PRES-X的大量股份。PRES-X是3D打印特殊后處理領(lǐng)域的一家創(chuàng)新型初創(chuàng)企業(yè)。然后，它收購了AM服務(wù)局ZARE的100％股份，使歐洲的兩家領(lǐng)先公司能夠聯(lián)合起來，創(chuàng)建最大的全球增材制造集團，為最苛刻的行業(yè)提供服務(wù)。 參考閱讀： 1. BEAMIT develops additive manufacturing process forTitanium Ti6242: a breakthrough for sustainable industrial production. 南極熊小通知：國內(nèi)外3D打印實時快訊微信小程序上線了哦 |
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