1 Styrka och seghet av hög temperatur
Inom flygindustrin utvärderas materialprestanda mycket på styrkan och segheten under höga temperaturer. För 3D-utskrift av metall måste material med hög temperatur kunna upprätthålla tillräcklig styrka och seghet även vid mycket höga temperaturer - över 1000 grader C. Förutom den höga smältpunkten för själva ämnet kräver detta en stabil kristallstruktur och mikrostruktur vid höga temperaturer för att förhindra fel orsakade av termisk deformation eller termisk trötthet.
Till exempel har flygsektorn i stor utsträckning använt nickelbaserade högtemperaturlegeringar inklusive In625 och In718 på grund av deras enastående hållfasthet och seghet vid hög temperatur. Med hjälp av 3D-utskriftsteknik av metall kan dessa legeringar tillverkas komponenter med intrikata geometrier, som motorturbinblad och förbränningskammare, som körs vid enorma temperaturer och kräver material med hög prestanda vid höga temperaturer.
2 Beständighet mot oxidation och korrosion
Reaktionen mellan material och syre kommer att påskyndas vid höga temperaturer, vilket orsakar oxidation och korrosion. För att på så sätt förlänga komponenternas livslängd måste högtemperaturmaterial för 3D-utskrift av metall ha stor oxidations- och korrosionsbeständighet. Materialet måste utveckla en stabil oxidfilm vid höga temperaturer för att förhindra syre från att ytterligare korrodera substratmaterialet och på så sätt förbättra antioxidantprestandan. Material med korrosionsbeständighet måste hålla god prestanda under krävande förhållanden inklusive hög temperatur, högt tryck och korrosiva vätskor.
Genom att använda 3D-utskriftsteknik av metall kan de ofta använda materialen inom flyg- och rymdsektorn - som titanlegeringar och rostfritt stål - optimeras för sin mikrostruktur och förbättras för oxidations- och korrosionsbeständighet. Titanlegeringens höga temperatur och korrosionsbeständighet gör det till exempel ganska vanligt inom flygplanssektorn. Mer sofistikerade och komplicerade konstruktioner möjliggjorda av 3D-utskriftsteknologier bidrar till att öka komponentens korrosionsbeständighet.
3 Termisk expansionskoefficient och stabilitet
Bra termisk stabilitet är ett annat krav för högtemperaturmaterial för 3D-utskrift av metall; det vill säga, materialets prestanda kommer inte att variera mycket över tiden vid höga temperaturer. För att förhindra prestandaförlust till följd av termisk åldring kräver detta att materialet har en stabil kristallstruktur och kemisk sammansättning vid höga temperaturer. Eftersom det direkt påverkar komponenternas dimensionella stabilitet och monteringsnoggrannhet vid höga temperaturer, är materialets värmeutvidgningskoefficient också en avgörande fråga i åtanke.
I denna mening är nickelbaserade och järnbaserade högtemperaturlegeringar ganska framgångsrika. Vid höga temperaturer har de inte bara låg värmeutvidgningskoefficient utan också stor värmestabilitet, vilket garanterar komponenternas dimensionsstabilitet och monteringsriktighet i sådana omgivningar. Dessa egenskaper gör järnbaserade och nickelbaserade högtemperaturlegeringar till det idealiska valet för metall 3D-utskrift av högtemperaturmaterial inom flygsektorn.
4 Behov av efterbearbetning och materialhantering
Medan metall 3D-utskriftsteknik erbjuder stor designfrihet, måste bearbetningsprestanda och efterbearbetningsbehov av material fortfarande beaktas vid bearbetning av högtemperaturmaterial. Höga smältpunkter och dålig flytbarhet hos högtemperaturmaterial kräver höga standarder för tryckmaskiner och processparametrar. Sålunda är överlägsen pulverflytbarhet, smältnings- och stelningsegenskaper, såväl som förutsägbar mikrostrukturutveckling, krav för 3D-utskrift av metall vid högtemperaturmaterial.
Dessutom finns ganska stora efterbehandlingsbehov för högtemperaturmaterial i 3D-utskrift av metall. Lämpliga värmebehandlingstekniker behövs för att ta bort kvarvarande spänningar, maximera mikrostrukturen och öka prestanda eftersom högtemperaturmaterial är känsliga för termisk deformation och sprickbildning vid höga temperaturer. För komponenter med invecklade geometriska former bidrar också ytbehandling och precisionsbearbetningsmetoder till att uppfylla designkriterierna.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/3d-printing-titanium-alloy-parts-in-medical.html