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3D打印用钛粉 攀钢打破国外垄断

2020/09/17237

近年来,3D打印成为一项备受关注的热门技术。它将塑料、金属等“打印材料”,通过逐层堆叠打印的方式,来制造成为实物,应用领域日益广泛。在众多“打印材料”中,金属粉末材料具有巨大优势和发展前景,但技术难度极高,一直是制造行业攻关的热点。
从2014年起,位于四川攀枝花的攀钢研究院,就开始对3D打印用球形钛粉技术展开研究,逐步打破国外垄断,目前已达到了国内行业先进水平。

小小钛粉是打印领域关键原材料
“钛金属具有质量轻、强度高、耐腐蚀等特点。”在攀钢研究院一间实验室内,球形钛粉技术研发负责人赵三超,从架子上取下一个玻璃瓶,里面装着3D打印用的球形钛粉,呈灰黑色粉末状。
赵三超介绍说,近年来,随着全球3D打印技术的发展,看似毫不起眼的钛及钛合金粉末,成为了金属零件3D打印领域所需的关键材料,虽然国内也有企业研发,但其制备技术一直被国外企业垄断。
“最开始做实验的时候,很难做下去。”赵三超说,3D打印是一个综合性非常高的行业,涉及多门学科,包括冶金、化工、材料等,研发过程十分艰难,只能边开发、边摸索、边调整。
“3D打印,最大的优点是不用开模具,一些复杂产品,比如异形件、结构件等,通过3D打印,都可以直接实现。”赵三超说,目前,钛及钛合金球形粉末打印技术,主要用于航空、航天以及医疗器械、生物医学等行业。

自主研发未来可用于更多领域
2017年,攀钢研究院打通了气雾化制备球形钛及钛合金粉末工艺流程,整体技术和产品质量达到了国际先进水平。2018年,在激光打印用球形钛合金粉末制备方面取得突破。到2019年,解决了粉末流动性等问题,产品也得到了用户认可。
几十微米的球形钛粉,如果不放大看,就是一堆细粉,它们是如何生产出来的?
赵三超解释了大概的生产流程:通过感应线圈加热,将钛棒融化,然后通过高压气体,将融化后的液态钛“吹碎”,这样,钛就破碎成了一颗颗小液滴,下落凝固成为圆形的粉末状。这样的生产方法,被称为电极感应气雾化法,是目前全球工业化生产钛合金粉末的主要方法之一。
就目前的市场来看,球形钛粉的价格,大约是1500元至2000元一公斤,前景广阔。不过,虽然现在攀钢研究院已实现批量化生产,但目前阶段还是以科研为主,还需要进一步提高产品质量,逐步实现产业化。

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