替代中溫鈦合金，蘇州倍豐與英美企業搶灘高強度鋁合金3D打印
目前在航空航天領域，3D打印技術可以解決極端複雜的精密構件加工製造難題，在隨形內流道、複雜薄壁、點陣鏤空、複雜內腔、多部件集成等複雜結構問題上有先天優勢，是3D打印技術快速發展的重要領域。
但在3D打印鋁合金的應用中，由於傳統鋁合金的成形特點，大部分牌號不適用於3D打印。僅有適用於3D打印的幾種鑄鋁牌號合金，由於其自身材料性能限制，無法適用於航空航天高端領域的大規模應用，難以滿足高強、高溫使用要求，因此大大限制了3D打印在航空航天減重上的應用需求。Aeromet用於增材製造的A20X粉末。來源：Aeromet正在跨越門檻的鋁合金3D打印
替代中溫鈦合金，蘇州倍豐與英美企業搶灘高強度鋁合金3D打印
替代中溫鈦合金，蘇州倍豐與英美企業搶灘高強度鋁合金3D打印
中國-蘇州倍豐
替代中溫鈦合金，蘇州倍豐與英美企業搶灘高強度鋁合金3D打印
根據中國日報，蘇州倍豐創始人、澳大利亞工程院吳鑫華院士近日宣佈，經過近兩年的研究，吳院士領導莫納什大學研究團隊成功開發出了牌號爲Al250C的高強高韌增材製造專用鋁合金材料，爲3D打印鋁合金材料再添一名明星成員。Al250C是研究團隊專門爲3D 打印設計的材料，目前已經達到了批產和商業化使用階段。
本次Al250C粉末產品的推出，立刻受到了包括美國通用，波音， 雷神， 賽峯等多家航空巨頭的高度讚賞和重視。用該材料製作航空鋁合金3D打印結構件，更有希望替代目前航空航天上的部分鈦合金構件，達到航天航空領域降低重量與節約成本的目的。
該Al250C材料強度達到目前可用於3D打印的鋁合金材料中最高水平，屈服強度可達580MPa，抗拉強度590MPa以上，延伸率可達11%，製備構件通過了2500C高溫下持續5000小時的穩定試驗， 相當於發動機常規服役25年的要求。之前市場上常用的鋁合金AlMg7Si和AlMg10Si的屈服強度爲260 MPa, 打印後的延伸率爲4-6%，最高使用溫度小於100℃，無論從性能上還是使用溫度上，都無法滿足航空航天鋁合金產品的苛刻要求，Al250C材料與其他材料比較。來源：中國日報
替代中溫鈦合金，蘇州倍豐與英美企業搶灘高強度鋁合金3D打印
而吳院士開發的Al250C的強度接近常用AlSi10Mg系鋁合金材料強度的2倍。特別指出的是，該材料表現出了十分優異的高溫使用壽命，對比目前適用於金屬3D打印的Scalmalloy鋁合金，其在250℃時的使用壽命僅爲100小時，而Al250C在同樣溫度下的使用壽命超過5000小時，極大提高了使用壽命。
據悉，目前採用該高強鋁合金材料所開發的航空散熱結構件成功替代了傳統採用鈦合金製作的中溫構件，大幅度減輕了該結構件的設計重量，成功幫助法國某型號發動機實現瘦身。3D打印Al250C材料所製造的零件。來源：中國日報
而在不久之前，蘇州倍豐還剛剛利用該材料打印出了緻密度、強韌性等性能指標良好的Al250C航空鋁合金產品。同時，他們還會進一步研究Al250C生產工藝的優化及其極具潛力的規模化工業應用。
替代中溫鈦合金，蘇州倍豐與英美企業搶灘高強度鋁合金3D打印
據介紹，研發團隊通過了化學成分調整、後處理工藝優化等手段，採用自主擁有高強鋁合金霧化凝固過程的控制技術和高純氣體霧化技術，生產出批次性穩定、性能優異的高強耐熱該新型鋁合金Al250C粉體材料，已經達到了商業化應用的標準。替代中溫鈦合金，蘇州倍豐與英美企業搶灘高強度鋁合金3D打印
英國-Aeromet International
總部位於英國的鑄造專家Aeromet International近日宣佈，其專利的用於增材製造的鋁合金粉末A20X所製造的零件已經超過500MPa的極限拉伸強度（UTS）。Aeromet 稱，這一成就使的該鋁合金材料成爲“市售的用於增材製造的最強鋁合金粉末之一”。3D打印A20X鋁合金材料所製造的零件。來源：Aeromet
替代中溫鈦合金，蘇州倍豐與英美企業搶灘高強度鋁合金3D打印
該里程碑是進一步開發和優化A20X鋁粉研究項目HighSAP的一部分。致力於優化增材製造的高強度鋁合金粉末（HighSAP）項目涉及到航空發動機巨頭Rolls-Royce-羅羅，英國金屬3D打印機制造商Renishaw-雷尼紹和英國霧化專家Phoenix Scientific Industries（PSI）。HighSAP還得到了英國國家航空航天技術開發計劃（NATEP）的支持。
A20X是一種鋁 – 銅合金材料，具有精細的微觀結構，與其他合金相比，具有“更高的強度，抗疲勞和優化的熱性能。”目前已獲得金屬材料特性開發和標準化（MMPDS）和航空航天材料標準（AMS）的批准，該材料已被全球領先的航空鑄造供應商採用。
Aeromet用於增材製造的A20X粉末源於其鋁合金鑄造合金，目前在測試中，3D打印的A20X粉末材料所製造的極限拉伸強度爲511MPa，還超過了之前3D打印的A20X零部件所達到的477MPa極限拉伸強度的記錄。替代中溫鈦合金，蘇州倍豐與英美企業搶灘高強度鋁合金3D打印
3D科學谷Review
3D科學谷在《一文看懂鋁合金製造在3D打印領域的現狀與發展態勢》中談到鋁合金與3D打印技術存在多種結合方式，當然不同的金屬3D打印技術存在着一定層面的競爭或互補關係。競爭的主旋律圍繞着在提供高度的精度以及零件複雜性的同時，滿足更高的效率和更低的成本。
鋁合金的3D打印正在更多的“綁定”金屬3D打印工藝，從而形成多樣化的發展，並且帶來了持續發展的機遇。由於粘結劑噴射金屬3D打印工藝* (*參考資料：一文看懂面向規模製造的粘結劑噴射高速金屬3D打印技術態勢與挑戰）的後處理熱加工過程容易導致鋁合金燃燒，使得粘結劑噴射金屬3D打印工藝在鋁合金的加工方面目前不具備優勢。而PBF（包括SLM/DMLS,EBM工藝）粉末牀熔化金屬3D打印成爲鋁合金更爲理想的加工工藝 。
根據SmarTech，3D打印行業目前正在發生着兩個顯著的發展趨勢，第一個是鋁合金材料的全球供應鏈似乎已經“越過門檻”，成爲支持增材製造技術的下一代機遇。鋁合金的3D打印現在開始趕上鎳，鋼和鈦。
在超過5,500種合金材料中，絕大多數材料仍無法通過金屬3D打印技術製造。美國HRL 實驗室發現影響合金材料在增材製造工藝中使用的原因是，打印過程中材料的熔融和凝固產生了具有大柱晶粒和週期性裂紋的微觀結構。HRL 實驗室的解決方案是通過在增材製造材料中引入納米顆粒成核劑的方式來解決這一問題。
在用成核劑進行功能化之後，先前與增材製造製造不相容的高強度鋁合金可以使用粉末牀選擇性激光熔化設備進行成功的加工。成型後的材料無裂紋，等軸（即，其長度，寬度和高度上的晶粒大致相等），美國HRL 實驗室於2017年實現了細晶粒微觀結構，並與鍛造材料具有相當的材料強度。
在替代中溫鈦合金的賽道上，3D科學谷看到中國，英國，美國紛紛不約而同的從開發材料以及與3D打印工藝結合的角度發力，根據SmarTech，鋁合金產品的開發和商業化都在顯着增加，爲穩定及經濟性的加工所打包的“流行鍛造合金配方”（“popular wrought alloy formulations” ）將繼續發展，這是含有稀土元素的專用增材製造用特定合金，未來五年應該會看到這種材料更加多樣化的3D打印市場機會。
部分內容來源：中國日報
