鉬基合金(Molybdenum Based Alloy)是以難熔金屬鉬(Mo)為主要原材料,鎳(Ni)、鐵(Fe)、銅(Cu)等金屬元素為輔助材料的一種合金,因具有良好的熱學(xué)、力學(xué)、電學(xué)和化學(xué)等性能,而廣泛應(yīng)用于軍事、國防、航天、航空、醫(yī)療、新能源和核電等領(lǐng)域。然而,使用傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝制造出來的鉬合金由于形狀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和質(zhì)量一般,所以在很多領(lǐng)域的應(yīng)用都受到限制。為了解決上述的問題,研究者采用了3D打印技術(shù)來生產(chǎn)該合金零部件。
3D打印技術(shù)(3D Printing Technology)又稱為增材制造技術(shù),是一種快速成型技術(shù),是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ),運(yùn)用粉末狀金屬等可粘合材料,通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。一般而言,鉬合金增材制造工藝有激光工藝和電子束工藝。
選擇性激光熔化成型(Selective Laser Melting,SLM)是利用金屬粉末在激光束的熱作用下完全熔化、經(jīng)冷卻凝固而成型的一種技術(shù)。電子束熔化技術(shù)(Electron Beam Melting,EBM)是通過高真空中的電子束來熔化金屬粉末層,從而制造出產(chǎn)品的一種工藝。相對(duì)于前者來說,后者更適合用來生產(chǎn)鉬基合金,主要是歸因于其在打印過程中溫度變化更好控制,因而更容易制造出形狀復(fù)雜且質(zhì)量較高的產(chǎn)品。
相對(duì)于傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝來說,3D打印技術(shù)雖然能制造出形狀更豐富的產(chǎn)品和有更高的合格率,但是如果操作不當(dāng)?shù)脑?,同樣?huì)導(dǎo)致生產(chǎn)出來的鉬基合金存在孔隙和裂紋的缺陷,進(jìn)而影響產(chǎn)品的使用性能。另外,3D打印技術(shù)對(duì)鉬合金原材料的要求也較高,比如雜質(zhì)含量要低、粉末形狀應(yīng)為球形、粉末粒度和粒度分布應(yīng)適中等,這樣才能使整個(gè)生產(chǎn)過程更加順利,即不易出現(xiàn)架橋的情況;以及產(chǎn)品的綜合性能更好,主要體現(xiàn)在合金的純度、致密度和均勻度都較高。
使用增材制造技術(shù)生產(chǎn)出來的鉬基合金可以用作核反應(yīng)堆和航天航空設(shè)備的耐高溫零部件,或者人工關(guān)節(jié)等。