近年來,3D打印成為一項備受關注的熱門技術。它將塑料、金屬等“打印材料”,通過逐層堆疊打印的方式,來制造成為實物,應用領域日益廣泛。在眾多“打印材料”中,金屬粉末材料具有巨大優(yōu)勢和發(fā)展前景,但技術難度極高,一直是制造行業(yè)攻關的熱點。
從2014年起,位于四川攀枝花的攀鋼研究院,就開始對3D打印用球形鈦粉技術展開研究,逐步打破國外壟斷,目前已達到了國內行業(yè)先進水平。
小小鈦粉是打印領域關鍵原材料
“鈦金屬具有質量輕、強度高、耐腐蝕等特點!痹谂输撗芯吭阂婚g實驗室內,球形鈦粉技術研發(fā)負責人趙三超,從架子上取下一個玻璃瓶,里面裝著3D打印用的球形鈦粉,呈灰黑色粉末狀。
趙三超介紹說,近年來,隨著全球3D打印技術的發(fā)展,看似毫不起眼的鈦及鈦合金粉末,成為了金屬零件3D打印領域所需的關鍵材料,雖然國內也有企業(yè)研發(fā),但其制備技術一直被國外企業(yè)壟斷。
“*開始做實驗的時候,很難做下去!壁w三超說,3D打印是一個綜合性非常高的行業(yè),涉及多門學科,包括冶金、化工、材料等,研發(fā)過程十分艱難,只能邊開發(fā)、邊摸索、邊調整。
“3D打印,*大的優(yōu)點是不用開模具,一些復雜產品,比如異形件、結構件等,通過3D打印,都可以直接實現(xiàn)!壁w三超說,目前,鈦及鈦合金球形粉末打印技術,主要用于航空、航天以及醫(yī)療器械、生物醫(yī)學等行業(yè)。
自主研發(fā)未來可用于更多領域
2017年,攀鋼研究院打通了氣霧化制備球形鈦及鈦合金粉末工藝流程,整體技術和產品質量達到了國際先進水平。2018年,在激光打印用球形鈦合金粉末制備方面取得突破。到2019年,解決了粉末流動性等問題,產品也得到了用戶認可。
幾十微米的球形鈦粉,如果不放大看,就是一堆細粉,它們是如何生產出來的?
趙三超解釋了大概的生產流程:通過感應線圈加熱,將鈦棒融化,然后通過高壓氣體,將融化后的液態(tài)鈦“吹碎”,這樣,鈦就破碎成了一顆顆小液滴,下落凝固成為圓形的粉末狀。這樣的生產方法,被稱為電極感應氣霧化法,是目前全球工業(yè)化生產鈦合金粉末的主要方法之一。
就目前的市場來看,球形鈦粉的價格,大約是1500元至2000元一公斤,前景廣闊。不過,雖然現(xiàn)在攀鋼研究院已實現(xiàn)批量化生產,但目前階段還是以科研為主,還需要進一步提高產品質量,逐步實現(xiàn)產業(yè)化。