如果說5年前，金屬3D打印還主要用于制造一些看起來“笨笨”的，“毛毛”的產(chǎn)品，那么如今的金屬3D打印則“脫胎換骨”，更多的用于生產(chǎn)像發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵零部件，復(fù)雜的航空控制閥這樣的零件。

在金屬3D打印快速發(fā)展的今天，對于企業(yè)來說，既要跟上節(jié)拍，抓住機(jī)遇，又要注意方向，防止高速發(fā)展中出現(xiàn)跑偏，那么有哪些可以借鑒和參考的行業(yè)共識與標(biāo)準(zhǔn)呢？本期，繼續(xù)上期話題，一起來領(lǐng)略金屬合金3D打印/增材制造的現(xiàn)狀與現(xiàn)行使用的國際標(biāo)準(zhǔn)以及正在開發(fā)的國際標(biāo)準(zhǔn)。

“接上期”金屬3D打印/增材制造的現(xiàn)狀及國際標(biāo)準(zhǔn)（上）

圖：現(xiàn)行的金屬組分分析標(biāo)準(zhǔn)，適用于3D打印金屬粉末

另外一種常見的合金是鋼粉，常用的是工具鋼和不銹鋼。

工具鋼的適用性來源于其優(yōu)異的硬度、耐磨性和抗變形能力。其中，由于高硬度和耐磨性，馬氏體300適用于許多模具的應(yīng)用（注塑模具、輕金屬合金鑄造、沖壓和擠壓）也為各種高性能的工業(yè)工程部（航空航天、高強(qiáng)度機(jī)身部件和賽車所應(yīng)用）。

不銹鋼與碳鋼不同，目前的鉻含量不同，最低的鋼合金具有10.5%鉻含量，不銹鋼不容易生銹腐蝕。奧氏體不銹鋼具有高強(qiáng)度和耐腐蝕性。316L可在很寬的溫度范圍內(nèi)下降到低溫。它可用于航空航天、石油、天然氣等多種工程應(yīng)用，也可用于食品加工和醫(yī)療等領(lǐng)域。

金屬3D打印不銹鋼除了馬氏體不銹鋼還有ASM 300系列奧氏體不銹鋼，包括316L和304L。奧氏體不銹鋼的高強(qiáng)度和耐腐蝕性。316L可在很寬的溫度范圍內(nèi)下降到低溫。它可用于航空航天、石油、天然氣等多種工程應(yīng)用，也可用于食品加工和醫(yī)療等領(lǐng)域。

與先前描述的合金類似，這兩種不銹鋼最初作為金屬打印材料是因?yàn)楣I(yè)用途范圍廣泛，這些鋼通常用于航空航天部門，或用于醫(yī)療設(shè)備，并在重工業(yè)，如石油和天然氣領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

對于奧氏體不銹鋼，316L是迄今為止最常用的金屬材料。作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)合金，特別是在一些酸性環(huán)境中具有優(yōu)秀的表現(xiàn)，并且具有優(yōu)越的強(qiáng)度相比。這些單相不銹鋼是非熱處理的，這意味著它們的強(qiáng)度不能通過通過增加熱處理來獲得提高。一些報(bào)道的數(shù)據(jù)表明，700MPa的抗拉強(qiáng)度是可以實(shí)現(xiàn)的，但大多數(shù)用戶的報(bào)告都在600MPa左右。

還有一種“多才多藝”的合金是鈷鉻鉬合金，簡單稱為鈷鉻，在牙科部門最為普遍。這是ISO 5832合金的衍生物，或ASTM F75，歷史淵源為鎢鉻鈷合金?合金，它最初是作為整形外科植入物用鑄造合金。但是用于牙科的合金不同于用于植入物的鈷鉻合金，因?yàn)樗嚕∟i）的自由基，并有更多的鎢（W）的成分。牙科合金具有很好的強(qiáng)度（＞1300MPa,消除應(yīng)力后），并且具備很好的生物相容性，與陶瓷涂層不易的分離。3D金屬打印可以將這種材料制成牙橋、牙冠等產(chǎn)品，與傳統(tǒng)制造技術(shù)相比具有縮短制造流程、提高精度、降低成本的優(yōu)勢。

其他高溫合金主要是基于Ni基合金，Inconel有兩個(gè)最常見的型號是625和718。使用合金的選擇通常取決于最大工作溫度和強(qiáng)度要求的組合。這些鎳基合金具有高合金含量，能夠承受各種各樣的嚴(yán)重腐蝕環(huán)境。即使在更嚴(yán)重的腐蝕環(huán)境中，鎳和鉻的組合可以耐氧化化學(xué)反應(yīng)，鉬的存在使這些合金抗點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕，鈮行則在焊接過程中防止隨后的晶間應(yīng)力腐蝕開裂。

圖：ASTM關(guān)于X射線和CT檢查的標(biāo)準(zhǔn)

*ASTM E07.02對于增材制造確定缺陷提供了大量的參考

圖：現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)

ASTM F42關(guān)于鈦合金，鎳基合金的粉末標(biāo)準(zhǔn)及加工標(biāo)準(zhǔn)，F(xiàn)2924,F3001,F3049,F3055,F3056

ASTM F42關(guān)于鋼、不銹鋼、相關(guān)合金熱等靜壓的標(biāo)準(zhǔn)，A1080

圖：正在開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)

ASTM F42關(guān)于粉末床融化工藝加工鉻鉬合金(UNS R30075)的詳述,WK51329

ASTM F42關(guān)于鋁合金熱等靜壓的新指南，WK47205

ASTM F42關(guān)于粉末床融化工藝加工不銹鋼合金(S31603)的詳述，WK48732

ASTM F42關(guān)于粉末床融化工藝加工AlSi10Mg的詳述，WK53423

圖：ASTM F42關(guān)于通過粉末床激光融化技術(shù)加工不銹鋼合金的標(biāo)準(zhǔn)，F(xiàn)3184

圖：SAE將出臺的通過粉末床激光融化技術(shù)加工鎳基超合金625的航空零件增材制造標(biāo)準(zhǔn)

圖：ASTM F42將于2017年出臺更多關(guān)于鎳基超合金的激光粉末床融化加工標(biāo)準(zhǔn)

總體來說，625在溫度高達(dá)約815條件下依然提供優(yōu)良的負(fù)載性能，此外，耐腐蝕性能，這種合金廣泛應(yīng)用于需要高的點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕和耐高溫的行業(yè)，例如航空航天，化工和電力工業(yè)中的應(yīng)用。713具有優(yōu)異的抗熱疲勞性能，以及在927°C的特殊斷裂強(qiáng)度，非常適合于噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)廨啓C(jī)葉片。718具有優(yōu)異的耐腐蝕性以及良好的耐熱和拉伸，疲勞，蠕變性能，Inconel 718適合各種高端應(yīng)用包括飛機(jī)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)和陸基渦輪機(jī)（葉片，環(huán)，套管，緊固件和儀表零件）。其他高溫合金包括哈氏C276和Mar-M247。

鋁合金方面，鋁硅AlSi12-鋁硅12是一種具有良好的熱性能的輕質(zhì)增材制造金屬粉末。典型的應(yīng)用是薄壁零件如換熱器，或其他汽車，航空航天和航空工業(yè)級的原型及生產(chǎn)零部件。而AlSi10Mg-硅/鎂組合帶來顯著的強(qiáng)度和硬度的增加。這種鋁合金適用于薄壁，復(fù)雜的幾何形狀的零件，是需要良好的熱性能和低重量場合中理想的應(yīng)用材料。零件組織致密，有鑄造或鍛造零件的相似性。

圖：現(xiàn)有的關(guān)于表面質(zhì)量與表面處理的標(biāo)準(zhǔn)

其他純金屬粉末和合金銅（Cu）、鎢（W）、鉭（Ta）也經(jīng)常出現(xiàn)在金屬3D打印研究或?qū)I(yè)商業(yè)工業(yè)應(yīng)用。新的金屬和合金將不斷涌現(xiàn)，金屬打印系統(tǒng)不斷獲得改進(jìn)。作為金屬3D打印企業(yè)來說，重要的是結(jié)合市場的需求，在一個(gè)應(yīng)用點(diǎn)上深挖，形成自己的一套方法。

圖：ASTM F42關(guān)于DED直接能量沉積加工技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)指南，F(xiàn)3187-16

圖：ASTM F42關(guān)于設(shè)備與檢測技術(shù)之間的增材制造術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)，ISO/ASTM 52921

圖：ASTM 正在開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)

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