「神秘」的雷射選區熔化成形技術

2021-01-21 中鎢在線

歐洲航天局表示,金屬增材製造技術,也就是我們所熟知的3D列印技術,可以用來製造一種能夠抵抗3000℃的用在核聚變反應堆和火箭噴嘴的鎢合金部件。

這其中採用的是一種當年美國要求中國不要外洩的「神秘」雷射選區熔化成形技術(Selective Laser Melting,SLM)技術。為什麼當年美國會如此緊張呢?這到底是怎樣的一種技術?

當年,美國之所以會感到緊張可能是因為他們的NASA在前一年才剛成功實踐SLM技術,還稱自己是該技術在航天領域應用的領導者,不曾想,時隔四個多月後,我國的《雷射選區熔化成形技術》就順利通過驗收啦。以至於美國甚至直接發文,「要求」中國不要過早公開這一項目文件。

那麼,到底什麼是雷射選區熔化成形技術?

雷射選區熔化成形技術是金屬3D列印技術中的一大類,最早是由德國的一雷射技術研究所於二十世紀九十年代提出的。

國內研究該技術的機構有華中科技大學和華南理工大學等。

SLM技術可以根據零件或者物體的三維模型數據,通過成型設備以及材料累加的方式製成實物零件。

它打破了傳統的刀具、夾具和工具機加工模式。

它可以解決傳統製造技術難以解決的多孔、鏤空、點陣等輕量化複雜結構零件的加工製造問題。

它能為解決我國航空航天、汽車、船舶、能源、化工、醫療等廣大製造業領域的複雜結構件減重設計及製造問題提供一種新的解決途徑。

眾所周知,一項新技術的廣泛應用自然有其優勢,那麼,SLM成型技術有哪些優點呢?可以製備精度較高的零部件;可以大大縮短產品的生命周期;有很好的力學性能、機械性能和較強的耐腐蝕性;加工過程中所用過的粉末可以重複使用,節約材料。

同時,一項新技術的誕生,必然也有著未完善的地方,那麼,SLM成型技術目前存在哪些缺點?機器製造成本高,目前,國外設備售價在五百萬以上;因雷射器功率和掃描振鏡偏轉角度的限制,它能夠成型的零件尺寸範圍有限;加工過程中,容易出現球化和翹曲現象。

可是,為什麼要用雷射選區熔化成形技術製備鎢合金零件,而不採用傳統的粉末冶金方法呢?

因為,鎢有較高的熔點和低溫脆性,所以,一般的鑄造和機加工方法是無法用來製備鎢或鎢合金材料的,即使採用粉末冶金方法,所得常規燒結態的鎢材料也會存在密度低、強度低、塑性差以及雜質含量難以控制等缺點。而且,鎢材料零部件的結構有曲面、孔、槽以及彎曲管道等特徵,就算是採用粉末冶金方法也是難以實現的,所以,自然要採用新的成形技術。而目前,常用雷射選區熔化成形技術來增材製造鎢和鎢合金材料。

最後,我們再來看看一個問題。能夠抵抗3000℃高溫的鎢是什麼?鎢是一種重要的難熔金屬材料。有多重要?大到航空航天、核工業等其他極端環境領域都有鎢的重要應用,小到你手機裡的振子,你家高爾夫球桿等也都有鎢的應用……

所以,你們對這「神秘」的金屬3D列印技術有所了解了嗎?歡迎你們在評論區暢談你們對3D列印技術以及3D列印鎢材料的所知所感。

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