材料

影响创新为TI-6AL-4V开发氮气推进的冷喷雾AM工艺

影响创新该公司开发了一种使用氮气作为推进剂的Ti-6Al-4V冷喷涂添加剂制造工艺。

由于材料的高临界速度,Ti-6AL-4V被认为是用于冷喷雾沉积过程的特别具有挑战性的材料,这往往导致冷喷雾沉积物高于3%。

然而,影响创新的新方法已经实现了低于0.2%的孔隙率水平,而这些材料的最终机械性能超过ASTM F3001,ISO 5832-3和AMS 4930标准的要求。

影响创新的横截面冷喷涂Ti-6Al-4V合金。图像通过影响创新。
影响创新的横截面冷喷涂Ti-6Al-4V合金。图像通过影响创新。

冷喷涂添加剂制造

冷喷雾是使用超声波气体射流的固体粉末颗粒加速的材料沉积过程。颗粒以速度通过喷嘴到基板上的声音的四倍烧制。当颗粒击中基底层时,它们的表现为液体,冷却并与其形成原子键。

与激光、电子束或电弧加工等增材制造技术相比,冷喷涂不需要高温。这消除了在印刷过程中对保护气氛的需要,并消除了热残余应力对端部的影响。

冷藏添加剂制造已经存在发展了一段时间喜欢的通用电气,其技术由GE航空公司工程师使用Avio Aero.修理其上的齿轮箱GE90发动机,Spee3d.该公司将其冷喷涂技术商业化LightSpee3D 3D打印机

2018年,科学家在加拿大国家研究委员会(NRC)创建高性能磁铁对电动马达使用冷喷涂技术,一年后提出了一个新的倡议探索进一步的研究、开发和采用冷喷涂添加剂制造。在其他地方,美国陆军已经为几所大学拨款开发新材料以及加工方法,以适应冷喷涂技术,用于研究目的和对于战场

最近,研究人员来自麻省理工学院康奈尔大学研究了一种涉及Ti64粉末的冷喷涂技术,通过该技术,他们发现冷喷涂材料可以使机械性能优于其他基于激光的3D打印技术。

SPEE3D金属冷藏添加剂。通过michael petch剪辑
SPEE3D金属冷藏添加剂。通过michael petch剪辑

冷喷涂Ti-6Al-4V

TI-6AL-4V是通常用于海洋和防御应用中的合金,如航空航天结构部件,燃气轮机组件和生物医学假体。以前,由于需要在沉积过程中克服材料的高临界速度,这些材料通过冷喷雾沉积来打印,这可能导致印刷材料内的高水平孔隙率。

为此,Impact Innovations开发了一种新方法,将其冷喷涂硬件、工艺参数和后处理技术相结合,成功地冷喷涂Ti-6Al-4V,其孔隙率低于0.2%。流程使用氮气作为推动气体,根据该公司制造技术是特别有用的大部分地区,目前挑战现有粉末床融合(PBF)基于3 d印刷工艺由于设备大小限制或需要保护气氛。

冷喷涂技术在低于钛熔点的温度下操作,而是利用动能作为主要能量源,以使喷射材料具有足够的能量以使基板熔断。通过这种情况,可以完全避免使用高温3D打印造成的翘曲,开裂和失真等残余应力。

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特色图像显示了影响创新的冷喷涂Ti-6Al-4V合金的横截面。图像通过影响创新。