Wie führt der Metall -3D -Druck in Herstellungskomponenten unter hohem Temperaturbedingungen durch?

一, eine große Veränderung der Eigenschaften von Materialien: von "unmöglich" zu "Super Performance"
1. Sehr genaue Kontrolle der Mikrostruktur
Die schnelle Kühlrate vonMetall 3D -Druck(Bis zu 10 ³ - 10 ⁷ Grad /s) hat die Art und Weise, wie das Casting verwendet wurde, vollständig verändert, was durch dendritische Entwicklung erfolgte. Nickel - basiert hoch - Temperaturlegierungen sind ein gutes Beispiel. Traditionelle Methoden erfordern viele Wochen chemischer Homogenisierungswärmehandlung aufgrund der dendritischen Segregation. Der 3D -Druck erzeugt jedoch direkt kleine Zellkornstrukturen, was bedeutet, dass die Homogenisierungsphase nicht erforderlich ist. Die Richtungswärmebehandlung kann auch die Größe des Phasenausfällens bis auf den Nanoskala -Niveau genau kontrollieren. Die NASA bewertete 3D -gedruckte Nickel - -basierte Legierungs -Turbinenblätter und stellte fest, dass sie 98% ihrer ursprünglichen Festigkeit bei einer hohen Temperatur von 1600 Grad hielten. Dies ist 15% stärker als traditionelle Schmiedetaten.
2. Verbund mit einem Gradienten verschiedener Materialien
Der 3D -Druck kann die Zusammensetzung von Materialien gradienten Weise ändern, um die Leistungsbedürfnisse verschiedener Teile von hohen - Temperaturkomponenten zu erfüllen. Ein Team erstellte einen Cobalt - basiert/Nickel - basierte zusammengesetzte Turbinenscheibe, der sowohl kriechen - resistent ist als auch eine lange Lebensdauer von 1200 Grad. Sie verwendeten dies mit der Online -Pulvermischungstechnologie, um den Kernbereich der CD zu einem hohen - Festigkeits -Cobalt - -basierte Legierung und den Rand der Disc a High - Temperatur - resistenter Nickel {- -basiertes Alloy -Alloy -Alloy -Alloy -Alloy -Alloy -Alloy -Alloy. Das Merkmal "Ein Material für mehrere Verwendungszwecke" senkt die Kosten eines einzelnen Stücks um 40% und die Zeit, die es benötigt, um es zu untersuchen und um 60% zu produzieren.
3.. Neue Legierungssysteme machen
Das Institut für Metall -Team der chinesischen Akademie der Wissenschaftswissenschaften verwendete Laserpulverbettfusion (LPBF) -Technologie, um die Al - Fe - v - si - sc aluminium -Legierung herzustellen. Es hat immer noch eine Zugfestigkeit von 450 MPa bei 400 Grad, was die Leistungslücke traditioneller Aluminiumlegierungen im Temperaturbereich von 200 bis 450 Grad füllt. Der Hauptbruch ist:
Amorphe/kristalline Verbundstruktur: Die Mitte des Schmelzpools kühlt schnell ab und bildet ein amorphes Netzwerk, das es schwierig macht, Versetzungen zu reisen.
Multi - Skala -Niederschlagsphase Verstärkung: Al ₈ Fe ₂ Si, Al ₁ V und andere Nanophasen arbeiten an der Al ∝ SC -Schnittstelle zusammen, um die Verkleinerung bei hohen Temperaturen zu stoppen.
Skandium -Element -Korngrenzenkontrolle: SC -Element verfeinert Körner und hält die Korngrenzen an Ort und Stelle, wodurch sie bei erhitztem Erhitzen um 70% geringer sind.
2, neue Ideen im Herstellungsprozess: von "subtraktiv" zu "additiv" wechseln
1. Formte komplizierter Strukturen in einem Stück
In der Vergangenheit mussten die Temperaturkomponenten von - Dutzende von Schritten benötigt, um verschiedene Teile zusammenzustellen. Mit 3D -Druck können Sie jedoch komplizierte Funktionen wie biomimetische Wabenstrukturen und konforme Kühlkanäle direkt erstellen. Ein bestimmtes Luft- und Raumfahrtunternehmen stellt Turbinenklingen her, die mit einer biomimetischen Wabenkühlstruktur verbunden sind. Dies macht die Kühlung von 40% effektiver und verdoppelt die Lebensdauer der Klingen. Der Verbrennungskammer -Liner des Flugzeugmotors wird mit doppelten - -Kühlkanälen unter Verwendung der EBM -Technologie (Electron Beam Schmelzung) gedruckt. Nachdem die hohe Temperaturkriechleistung mit heißem Isostat-Press behandelt wurde, ist die hohe Temperaturleistung so gut wie die von Schmiedetest und führt den 3000-Stunden-Bank-Test durch.
2. Leichte und funktionale Integration
Der 3D -Druck kann durch Topologie -Optimierungsdesign eine hohe - Temperaturteile 30% bis 70% leichter machen. Das Porsche 911 GT2 RS Racing Car verfügt über 3D -gedruckte Titanlegierkolben, die - in Kühlkanälen gebaut haben. Diese Kanäle verbessern die Motorleistung um 30 PS und senken das Gewicht um 15%. Noch wichtiger ist, dass mit Multi - Materialdrucktechnologie elektronische Teile wie Sensoren und Aktuatoren direkt auf Metallsubstrate setzen, wie "Strukturfunktionsintelligenz" erreicht wird.
3. Eine Revolution in Wartung und Wiederaufbereitung
3D -gedruckte DED -Technologie (DED) -Technologie (DED) kann hoch - Temperaturteile mit lokalisierten Schäden sehr genau reparieren. Die Laserverkleidungstechnik wird von einem bestimmten Kraftwerk verwendet, um Gasturbinenblätter zu reparieren. Nachdem die Ermüdungsfestigkeit der Teile festgelegt wurde, kehrt sie auf 95% der neuen Teile zurück, was jede Reparatur 700.000 Yuan spart.
3, Verwendung und Probleme in der Branche: Der Sprung vom Labor zur Industrie
1. Die Flugzeugindustrie ist das wichtigste Schlachtfeld
Flugzeugmotor: Die Brennstoffdüse von GE Aviation kombiniert 20 Teile mit dem 3D -Druck, wodurch es 200 Grad gegen Wärme resistenter und fünfmal länger - dauerhaft ist;
Raketenmotor: Die NASA hat eine Schubkammer aus 3D - gedruckter Aluminiumlegierung getestet, die einen regenerativen Kühlmechanismus verwendet, um die Temperatur der Innenwand unter dem Schmelzpunkt zu halten. Dies erhöhte die Schubdichte um 30%.
Hyperschallflugzeug: Ein Team hat ein Wolfram -Rheniumlegierungsteil gemacht, das eine plötzliche hohe Temperatur von 3000 Grad bewältigen kann. Dies ist eine wichtige materielle Unterstützung für Hyperschallwaffen.
2. Neue Entwicklungen in den Bereichen Energie und Industrie
Gasturbine: Die 3D - gedruckte Gasturbinen -Verbrennungskammer von Siemens Energy verbessert die Verbrennungseffizienz um 2% und schneidet die Stickoxidemissionen um 15% durch Verwendung eines biomimetischen Durchflusskanals.
Die 3D - gedruckte Zirkoniumlegierung des Nationalen Nuclear Corporation für Kernenergieausrüstung ist dreimal mehr gegen Korrosion in 400 Grad hoch - Temperaturdampf, wodurch der Kernreaktor der vierten Generation sicherer ist.
Bosch hat einen 3D -gedruckten Turboladerrotor für die Automobilindustrie gemacht, der den Rotor um 15% gegenüber Kriechen und 40% schneller auf 1200 Grad stärker macht.
3. Wichtige Probleme und Möglichkeiten, sie zu lösen
Datenbank mit fehlenden Materialien: Es kann bis zu zwei Jahre dauern, um neue Temperaturlegierungen mit hohem - und eine Big -Data -Infrastruktur für die Verfolgung der Funktionsweise des Zusammensetzungsprozesses eingerichtet werden zu müssen.
Prozessstabilitätskontrolle: Das Design einer Raketendüse hat über 200 Änderungen an den Parametern erforderlich und benötigt die Erstellung von in - situ mooritoring und geschlossen - Schleifensteuerungssysteme;
Hohe Kosten nach der Verarbeitung: Die Turbinenscheibe muss sieben Schritte durchlaufen, z. B. Unterstützung, Wärmebehandlung und Bearbeitung. Dies kostet 40% der Gesamtkosten und beinhaltet die Erstellung eines Nicht -- -Berechnungssystems.
Umwelt- und Sicherheitsrisiken: Die Verarbeitung von Abfallmetallpulver kostet 12% der Betriebskosten, und neue Methoden zum Recycling und Drucken mit weniger Staub müssen hergestellt werden.