Почему порошковые сплавы совершают революцию в современном аддитивном производстве и разработке поверхностей?

Роль порошкового сплава в современной 3D-печати металлами

Развитие аддитивного производства, в частности селективной лазерной плавки (SLM) и электронно-лучевой плавки (EBM), поставило порошок сплава в центр промышленных инноваций. В отличие от традиционного литья, для этих процессов требуются сферические порошки сплавов с высокой текучестью и высокой плотностью упаковки, чтобы обеспечить однородность каждого слоя конструкции. Высокоэффективные металлические порошки, такие как титан, суперсплавы на основе никеля и кобальт-хром, позволяют инженерам проектировать изделия сложной геометрии, которые ранее было невозможно изготовить. Точность процесса порошковой металлургии гарантирует сохранение механической целостности конечного компонента при значительном сокращении отходов материала.

Ключевые характеристики успеха 3D-печати

• Распределение частиц по размерам (PSD): обеспечивает равномерное плавление и качество поверхности.
• Сферическая морфология: улучшает поток порошка по рабочей пластине.
• Химическая чистота: предотвращает окисление и обеспечивает прочность конечной детали.

Увеличение срока службы компонентов с помощью порошков сплавов, напыляемых термическим напылением

В суровых промышленных условиях оборудование часто подвергается воздействию высоких температур, коррозии и абразивному износу. Термальный спрей порошки сплавов используются для нанесения защитного покрытия на поверхность этих компонентов. Используя такие методы, как высокоскоростное газокислородное топливо (HVOF) или плазменное напыление, специальные легированные порошки плавятся и наносятся на подложку. При этом создается наплавочный слой, который может продлить срок службы детали до пяти раз. Такие отрасли, как нефтегазовая, горнодобывающая и аэрокосмическая, используют эти покрытия для обслуживания дорогостоящего оборудования и сокращения времени простоя, вызванного механическими неисправностями.

Обычно используемые композиции для термического распыления

Методы производства и их влияние на качество порошков сплавов

Метод, используемый для производства порошка сплава, напрямую определяет его конечное применение. Газовое распыление является наиболее популярным методом производства высококачественных сферических порошков, необходимых для аэрокосмического и медицинского применения. Во время этого процесса поток расплавленного металла измельчается струями инертного газа под высоким давлением. Другие методы, такие как распыление воды, более экономичны и производят частицы неправильной формы, которые идеально подходят для применений прессования и спекания, где перед окончательной термообработкой необходима «прочность сырца» или сцепление частиц. Понимание этих производственных нюансов помогает производителям выбрать материал, соответствующий их конкретным механическим требованиям.

Сравнение методов распыления

• Газовое распыление: производит сферические частицы; низкое содержание кислорода; идеально подходит для АМ.
• Распыление воды: производит частицы неправильной формы; экономически эффективный; используется для деталей конструкции.
• Плазменное распыление: высочайшая чистота и сферичность; используется для химически активных металлов, таких как титан.

Будущие тенденции в разработке порошков сплавов по индивидуальному заказу

По мере развития технологий отрасль движется в сторону «дизайнерских порошков». Вместо использования готовых сплавов компании теперь разрабатывают специальные порошковые составы сплавов, адаптированные к конкретным факторам окружающей среды. Это включает в себя разработку высокоэнтропийных сплавов (ВЭА), которые состоят из пяти или более элементов в почти равных пропорциях. Эти порошки обладают беспрецедентным соотношением прочности к весу и термической стабильностью. Кроме того, стремление к устойчивому развитию стимулирует переработку металлического лома обратно в высококачественные порошки, обеспечивая экономику замкнутого цикла в секторе производства металлов.