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金屬增材制造專用粉末是整個金屬3D打印工序中的重要一環(huán)，其質(zhì)量的優(yōu)劣直接決定終端零件的質(zhì)量。目前，國內(nèi)航空、航天、醫(yī)療等“高精尖”、“高質(zhì)量”、“超精密”領(lǐng)域正在大量引入金屬增材制造技術(shù)，市場上對高品質(zhì)球形粉末產(chǎn)品的需求日益旺盛，金屬粉末的大·生產(chǎn)時代即將到來！

鉑力特公司在3D打印粉末原材料方面具有多年的專業(yè)積累及工業(yè)應(yīng)用經(jīng)驗，粉末研發(fā)團(tuán)隊在材料選用、粉末生產(chǎn)、質(zhì)量控制等方面不斷進(jìn)行技術(shù)迭代，攻克了多項壁壘，掌握了通過惰性氣體霧化法制備高品質(zhì)鈦合金球形粉末的核心技術(shù)，并通過對關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行控制以使其能達(dá)到特定應(yīng)用要求，實現(xiàn)大批量工業(yè)化應(yīng)用。

一、原材料選用

3D打印工藝特點決定了合金粉末在成形過程中會有部分低熔點元素溫度過高而產(chǎn)生燒蝕，最終導(dǎo)致成形制件部分元素化學(xué)成分偏低，影響產(chǎn)品性能及交付質(zhì)量。針對此現(xiàn)象，鉑力特公司通過大量實驗、研究每種易燒損元素在不同工藝參數(shù)下的燒損百分比。根據(jù)研究結(jié)果，鉑力特公司對粉末原材料廠商進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制，調(diào)整優(yōu)化原材料化學(xué)成分，依此進(jìn)行粉末生產(chǎn)，最終達(dá)到交付標(biāo)準(zhǔn)。

另外，鉑力特公司針對SLM成形中可能出現(xiàn)的夾雜物問題，對粉末原料制備所用棒材提出了嚴(yán)格的要求。如，所用棒料必須采用超0級海綿鈦與中間合金混合均勻后經(jīng)真空熔煉技術(shù)制成，且熔煉次數(shù)不得少于三次等，以保證原材料的成分均勻性。將夾雜物等其他雜質(zhì)元素含量在原始棒料中進(jìn)行早期控制，保證了鉑力特公司所獲得的粉末中雜質(zhì)元素及夾雜物含量極低。

由于3D打印工藝同屬熱加工工藝，在成形中不可避免的會產(chǎn)生熱應(yīng)力，導(dǎo)致零件出現(xiàn)變形開裂現(xiàn)象，鉑力特公司根據(jù)易變形、易裂金屬材料特點，從力學(xué)性能出發(fā)，優(yōu)化粉末原材料化學(xué)成分，使得SLM成形制件的沉積態(tài)強韌性得到提升。

二、高產(chǎn)能與自動化生產(chǎn)設(shè)備

基于團(tuán)隊在鈦合金粉末方面的應(yīng)用以及對鈦合金粉末制備工藝的深入研究，鉑力特于2013年即自主投入開展增材制造專用鈦合金粉末的產(chǎn)業(yè)化研究，2020年，鉑力特在公司二期建成制粉專用車間，廠房面積5000平方米。截止2020年底，已經(jīng)搭建采用惰性氣體霧化技術(shù)制備鈦合金球形粉末的完整生產(chǎn)線4條，該生產(chǎn)線具備原材料控制、粉末制備、粉末篩分、粉末檢測以及粉末封裝等全流程的技術(shù)工藝，制備工藝成熟穩(wěn)定，具備年產(chǎn)100t高品質(zhì)球形鈦合金粉末的能力。預(yù)計2021年底，將新增6條粉末生產(chǎn)線，預(yù)計產(chǎn)能將達(dá)到年產(chǎn)400t高品質(zhì)成品粉末。其中EIGA氣霧化制粉設(shè)備，由鉑力特粉末團(tuán)隊與設(shè)備團(tuán)隊自主設(shè)計研發(fā)，該設(shè)備綜合了高真空技術(shù)、高溫熔煉技術(shù)、高壓氣霧化技術(shù)和快速凝固技術(shù)，是針對增材制造技術(shù)的最新發(fā)展需求而設(shè)計制造的，生產(chǎn)出的鈦合金具有成分均勻、高純度、高球形度等特點，可以在多方面同時滿足激光選區(qū)熔化技術(shù)對粉末的嚴(yán)格要求。此外，該設(shè)備可實現(xiàn)全程自動化生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，降低人工成本。

三、質(zhì)量控制

鉑力特粉末線已建立完備的質(zhì)量管理體系，并獲得AS9100 航空航天質(zhì)量管理體系認(rèn)證與 ISO13485 醫(yī)療器械質(zhì)量管理體系認(rèn)證，鉑力特始終堅持從原材料控制、粉末研發(fā)、粉末生產(chǎn)檢驗檢測流程，設(shè)備和人員管理、粉末存儲等方面進(jìn)行嚴(yán)格管控，做到“萬無一失”。

四、粉末性能

鉑力特高品質(zhì)鈦合金粉末生產(chǎn)線，目前主要產(chǎn)品包括TC4、TA15、TA1、TC11、TC18、TA18、Ti65等牌號，其中TC4合金具有優(yōu)異的力學(xué)性能、生物相容性和耐腐蝕性，在航空航天、醫(yī)療、化工等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。TA15鈦合金屬于高溫鈦合金，名義化學(xué)成分為Ti-6.5Al-1Mo-1V-2Zr，具有略高于Ti-6Al-4V鈦合金的室溫力學(xué)性能和中等的高溫力學(xué)性能，主要用于航空航天結(jié)構(gòu)件和發(fā)動機零部件。TA1是純鈦材料，除了具有一定的力學(xué)性能、良好的生物相容性之外，還具有優(yōu)良的耐腐蝕性。純鈦制件在化工、船舶、醫(yī)療等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。部分技術(shù)指標(biāo)如下：

1、粉末形貌

2、粒度分布（右圖為該粒徑段粉末的應(yīng)用）

3、化學(xué)成分

鈦合金粉末化學(xué)成分符合GB/T 3620.1-2017中對TC4、TA15及TA1鈦合金粉末化學(xué)成分的規(guī)定。成分如下:

4、粉末物理性能（實測典型值）

五、廣泛而堅實的市場基礎(chǔ)

目前，鉑力特高品質(zhì)鈦合金粉末已經(jīng)在BLT-S210系列、BLT-S310系列、BLT-S400系列、BLT-S510系列、BLT-S600系列等多型號設(shè)備上充分驗證；空客、中航工業(yè)陜飛、中航工業(yè)西飛、寶鈦集團(tuán)等多家標(biāo)桿用戶已長期使用并一致好評。此外，鉑力特新材料研發(fā)團(tuán)隊還可為更多用戶提供鈦及鈦合金粉末定制化服務(wù)，幫助用戶實現(xiàn)粉末試制、小批量制備、打印應(yīng)用驗證和批量化生產(chǎn)等全程服務(wù)。

未來，鉑力特粉末團(tuán)隊將借助于已掌握的核心技術(shù)以及對新技術(shù)、新工藝的不斷研發(fā)迭代，探尋增材“智”造專用粉末生產(chǎn)轉(zhuǎn)型升級的諸多可能性，助力各行業(yè)邁入大·生產(chǎn)時代！