Vai trò của bột hợp kim trong in 3D kim loại tiên tiến
Sự gia tăng của sản xuất bồi đắp, cụ thể là Công nghệ nấu chảy bằng laze có chọn lọc (SLM) và Công nghệ nấu chảy bằng chùm tia điện tử (EBM), đã đặt bột hợp kim vào vị trí trung tâm của đổi mới công nghiệp. Không giống như đúc truyền thống, các quy trình này yêu cầu bột hợp kim hình cầu có khả năng chảy cao và mật độ đóng gói cao để đảm bảo mỗi lớp của công trình đều đồng nhất. Bột kim loại hiệu suất cao, chẳng hạn như titan, siêu hợp kim gốc niken và coban-chrome, cho phép các kỹ sư thiết kế các dạng hình học phức tạp mà trước đây không thể sản xuất được. Độ chính xác của quy trình luyện kim bột đảm bảo thành phần cuối cùng duy trì tính toàn vẹn cơ học đồng thời giảm đáng kể chất thải vật liệu.
Các đặc điểm chính để in 3D thành công
- Phân bố kích thước hạt (PSD): Đảm bảo độ nóng chảy và độ hoàn thiện bề mặt ổn định.
- Hình thái hình cầu: Cải thiện dòng chảy của bột trên tấm xây dựng.
- Độ tinh khiết hóa học: Ngăn chặn quá trình oxy hóa và đảm bảo độ bền của phần cuối cùng.
Nâng cao tuổi thọ linh kiện thông qua bột hợp kim phun nhiệt
Trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt, thiết bị thường phải chịu nhiệt độ cực cao, bị ăn mòn và mài mòn. Xịt nhiệt bột hợp kim được sử dụng để phủ một lớp phủ bảo vệ lên bề mặt của các thành phần này. Bằng cách sử dụng các kỹ thuật như oxy-nhiên liệu tốc độ cao (HVOF) hoặc phun plasma, bột hợp kim chuyên dụng sẽ được nấu chảy và đẩy lên bề mặt. Điều này tạo ra một lớp bề mặt cứng có thể kéo dài tuổi thọ của một bộ phận lên đến năm lần. Các ngành công nghiệp như dầu khí, khai thác mỏ và hàng không vũ trụ dựa vào các lớp phủ này để bảo trì máy móc đắt tiền và giảm thời gian ngừng hoạt động do hỏng hóc cơ học.
Các chế phẩm phun nhiệt thường được sử dụng
| Loại hợp kim | Lợi ích chính | Ứng dụng chung |
| WC-Co (Cacbua vonfram) | Khả năng chống mài mòn cực cao | Mũi khoan & trục bơm |
| NiCrBSi (Dựa trên Niken) | Chống ăn mòn và oxy hóa | Ống & Van nồi hơi |
| Hợp kim MCrAlY | Bảo vệ nhiệt độ cao | Cánh tuabin khí |
Phương pháp sản xuất và tác động của chúng đến chất lượng bột hợp kim
Phương pháp được sử dụng để sản xuất bột hợp kim trực tiếp quyết định ứng dụng cuối cùng của nó. Nguyên tử hóa khí là kỹ thuật phổ biến nhất để sản xuất bột hình cầu, chất lượng cao cần thiết cho các ứng dụng hàng không vũ trụ và y tế. Trong quá trình này, dòng kim loại nóng chảy bị phân hủy bởi các tia khí trơ áp suất cao. Các phương pháp khác, chẳng hạn như nguyên tử hóa nước, tiết kiệm chi phí hơn và tạo ra các hạt có hình dạng không đều, lý tưởng cho các ứng dụng ép và thiêu kết trong đó cần có "độ bền xanh" hoặc sự lồng vào nhau của các hạt trước khi xử lý nhiệt cuối cùng. Hiểu được các sắc thái sản xuất này giúp nhà sản xuất lựa chọn vật liệu phù hợp cho các yêu cầu cơ học cụ thể của họ.
So sánh các kỹ thuật nguyên tử hóa
- Nguyên tử hóa khí: Tạo ra các hạt hình cầu; hàm lượng oxy thấp; lý tưởng cho AM.
- Nguyên tử hóa nước: Tạo ra các hạt không đều; tiết kiệm chi phí; được sử dụng cho các bộ phận kết cấu.
- Nguyên tử hóa plasma: Độ tinh khiết và độ cầu cao nhất; được sử dụng cho các kim loại phản ứng như Titan.
Xu hướng tương lai trong phát triển bột hợp kim tùy chỉnh
Khi công nghệ phát triển, ngành công nghiệp đang hướng tới "Bột thiết kế". Thay vì sử dụng các hợp kim có sẵn, các công ty hiện đang phát triển các thành phần bột hợp kim tùy chỉnh phù hợp với các tác nhân gây áp lực môi trường cụ thể. Điều này bao gồm sự phát triển của Hợp kim Entropy cao (HEA), bao gồm năm nguyên tố trở lên với tỷ lệ gần bằng nhau. Những loại bột này mang lại tỷ lệ cường độ trên trọng lượng chưa từng có và độ ổn định nhiệt. Hơn nữa, sự thúc đẩy cho sự bền vững đang thúc đẩy việc tái chế phế liệu kim loại thành bột cao cấp, đảm bảo nền kinh tế tuần hoàn trong lĩnh vực sản xuất kim loại.
