Arten von hochtemperaturbeständigen Metallmaterialien in der Laserumformung

Arten von hochtemperaturbeständigen Metallmaterialien in der Laserumformung

Feuerfeste Metallmaterialien mit hohem Schmelzpunkt und besondere Eigenschaften wurden als High-Tech-Materialien entwickelt. Aufgrund des hohen Schmelzpunktes und der Hochtemperaturfestigkeit ist der Schmelzprozess dieser Materialien sehr schwierig und die meisten feuerfesten Legierungen werden durch Pulvermetallurgie hergestellt .

feuerfeste Metallmaterialien

Mit den Anforderungen, komplexe Strukturen aus feuerfesten Materialien zu bilden, Kosten zu senken und die Effizienz zu verbessern, haben traditionelle pulvermetallurgische Verfahren auch ihre Mängel gezeigt:teure Werkzeugformen, komplexe Prozesse und schwierige komplexe dreidimensionale feste Teile zu formen. In diesem Fall hat sich die additive Fertigung zur Umformung von hochschmelzenden Metallen zu einem effektiven Weg entwickelt.

Unter den üblicherweise verwendeten Materialien für die additive Fertigung mit Metall ist der Schmelzpunkt von Titanmetall hoch und erreicht 1660 ℃. Der Schmelzpunkt von feuerfesten Metallen ist 1000-2000 Grad höher als die von Titan. Auch wenn Laserformen verwendet wird, gibt es gewisse Schwierigkeiten. Mit der Modernisierung der Laserformungsanlagen, der Weiterentwicklung der Pulverisierungstechnologie und der ständig steigenden Nachfrage nach Materialien wurde die Laserformung von Refraktärmetallen nach und nach durchgeführt, und bisher wurden große Fortschritte erzielt.

Wolfram und Wolframlegierungen

Wolfram hat einen Schmelzpunkt von 3400 ℃. Es ist das Metallmaterial mit dem höchsten Schmelzpunkt und weist Hochtemperaturfestigkeit und Kriechbeständigkeit sowie eine gute Wärmeleitfähigkeit, elektrische Leitfähigkeit und Elektronenemissionseigenschaften auf.

Wolfram und Wolframlegierungen werden häufig in der Elektronik- und elektrischen Lichtquellenindustrie sowie in der Luft- und Raumfahrt, dem Gießerei- und Waffensektor zur Herstellung von Raketendüsen, Druckgussformen, panzerbrechenden Schalenkernen, Kontakten, Heizelementen und Hitzeschilden verwendet .

Wolframlegierungen

Der 3D-Druck Verfahren für Wolframmaterialien ist hauptsächlich SLM. Im Jahr 2014 hat Philips einen SLM-Prozess aus reinem Wolfram mit EOS-Metallmaschinen entwickelt und auf die hochpräzise Komponentenfertigung auf Röntgendurchleuchtungsgeräten (wie CT / PET / SPECT) angewendet.

Darüber hinaus hat GE ein Verfahren zum Formen von Wolframmaterial unter Verwendung der Elektronenstrahlschmelztechnologie entwickelt und auf Röntgen- und CT-Scannerfilter angewendet. Das Central Iron and Steel Research Institute nutzte EOS-Geräte, um den Umformprozess von reinem Wolframpulver zu untersuchen in den vergangenen Jahren. Der 3D-Druck ist eine effektive Methode zur Veredelung von schwer zu bearbeitenden Materialien wie Wolfram.

Niob-basierte Legierung

Nioblegierungen haben eine gute Beständigkeit gegen Blutkorrosion und können zur Herstellung von Gefäßstents verwendet werden. Gleichzeitig sind sie aufgrund ihres geringen spezifischen Gewichts, ihrer hohen Festigkeit, guten Zähigkeit, leichten Schweißbarkeit usw. auch wichtige Materialien zur Herstellung von Hochtemperaturteilen für die Luft- und Raumfahrt. Der Schmelzpunkt von reinem Niob liegt bei 2470 ℃, aber der Autor hat keine relevanten Berichte zur Entwicklung des 3D-Druckverfahrens für reines Niob gefunden.

2014 gab der US-amerikanische Anbieter von Raumfahrtkomponenten Metal Technology (MTI) die erfolgreiche Entwicklung eines 3D-Druckverfahrens namens C-103 auf Niobbasislegierung mit dem ProX 300-Drucker von 3D Systems bekannt. Dieses Material hat einen Schmelzpunkt von 2350 ° C. Es hat eine ausgezeichnete Hitzebeständigkeit, ein geringes Gewicht, eine gute Zuverlässigkeit und die Fähigkeit, starken Vibrationen und niedrigen Temperaturen standzuhalten, was in der Luft- und Raumfahrt weit verbreitet ist.

Die auf Niob basierende C-103-Legierung wurde erstmals im Apollo-Befehlsmodul der NASA verwendet. MTI entwickelte ein 3D-Druckverfahren für dieses Material, das die Tür öffnete, um Weltraumteile-Bestellungen von Kunden wie Lockheed Martin, Moog und der NASA zu erhalten.

Tantal

Poröses Tantal, auch als trabekuläres Metall bekannt, wird seit vielen Jahren im medizinischen Bereich sicher verwendet. Es interagiert nicht mit Elektrodenfolien von Herzschrittmachern und überträgt keine Röntgenstrahlen, die zur Schädelreparatur verwendet werden können. In den letzten Jahren wurden Tantalstäbe wurden als frühe Behandlungen für totale Myeloid- und Knieimplantate, Wirbelsäulengelenkimplantate und Osteonekrose verwendet.

Tantalmetall

Tantal ist ein hochschmelzendes Metall mit einem Schmelzpunkt von bis zu 2996 ℃. Der 3D-Druckprozess ist schwierig und stellt hohe Anforderungen an die Pulverleistung, Laserschmelzparameter, Gerätestabilität, Pulverbeschichtungsqualität und Druckgenauigkeit.

Im Jahr 2016 entwickelte das britische Unternehmen Metalysis kugelförmige Metallpulver aus Tantal und führte 3D-Druck und medizinische Forschung durch, die die Wirksamkeit von Tantalpulvern bewiesen in der SLM-Herstellung medizinischer Implantate.

Molybdän

Molybdän hat ausgezeichnete physikalische, chemische und mechanische Eigenschaften und wird häufig als Material für die Glasverarbeitung, die Luft- und Raumfahrt sowie für elektronische Hochleistungskomponenten verwendet. Im Vergleich zu anderen hochschmelzenden Metallen ist die Dichte von Molybdän viel niedriger, was auf eine höhere spezifische Festigkeit von Molybdän hinweist, was praktische Ergebnisse für Anwendungen mit Gewichtsreduzierung bringt.

2018 setzte das Oak Ridge National Laboratory (ORNL) erfolgreich das Laserschmelzsystem von Renishaw ein, um das Radioisotop Molybdän-99 (Mo-99) zu formen. Als das am häufigsten verwendete radiologische Isotop in der modernen Medizin hat sich 3D-gedrucktes Mo-99 zu einem wichtigen Schritt in der kommerziellen Produktion von medizinischen Versorgungsmaterialien in den Vereinigten Staaten entwickelt. Gleichzeitig ist dies auch das erste Mal, dass beim 3D-Druck radioaktive Materialien gebildet werden.

Ob sich ein Metallwerkstoff laserschmelzen lässt oder nicht, lässt sich nicht nur durch seinen Schmelzpunkt bestimmen, sondern hat auch einen wichtigen Zusammenhang mit der Materialzusammensetzung und den Materialeigenschaften.

Schlussfolgerung

Vielen Dank, dass Sie unseren Artikel gelesen haben und hoffen, dass er Ihnen helfen kann, die Typen von Hochtemperatur-Refraktärmetallmaterialien in der Laserumformung besser zu verstehen . Wenn Sie mehr über feuerfeste Metallmaterialien erfahren möchten , empfehlen wir Ihnen, Advanced Refractory Metals zu besuchen (ARM) für weitere Informationen.

Advanced Refractory Metals (ARM) mit Hauptsitz in Lake Forest, Kalifornien, ist ein weltweit führender Hersteller und Lieferant von hochschmelzenden Metallen. Wir spezialisieren uns auf die Bereitstellung von hochwertigem feuerfestem Metall  Produkte wie Wolfram, Molybdän, Tantal, Rhenium, Titan und Zirkon an Kunden.