國(guó)內(nèi)3D打印高強(qiáng)鋁合金研究新進(jìn)展及Scalmalloy?應(yīng)用取得重要突破

Column：Industry dynamic Time：2020-08-03
7月2日，據(jù)外媒報(bào)道，國(guó)際汽車聯(lián)合會(huì)（FIA）正式將德國(guó)APWORKS旗下3D打印高強(qiáng)鋁合金Scalmalloy?批準(zhǔn)為一級(jí)方程式賽車認(rèn)可使用材料。

7月2日，據(jù)外媒報(bào)道，國(guó)際汽車聯(lián)合會(huì)（FIA）正式將德國(guó)APWORKS旗下3D打印高強(qiáng)鋁合金Scalmalloy?批準(zhǔn)為一級(jí)方程式賽車認(rèn)可使用材料。


按國(guó)際汽車聯(lián)合會(huì)的規(guī)定，一級(jí)方程式賽車所使用的材料均使用世界上最先進(jìn)的質(zhì)量輕、強(qiáng)度大的航空材料，采用現(xiàn)代化技術(shù)設(shè)計(jì)制造，一輛賽車的造價(jià)一般在百萬(wàn)美元以上。

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空客使用Scalmalloy?3D打印機(jī)艙仿生隔斷


作為世界上第一種專門為SLM工藝開發(fā)的鋁合金，Scalmalloy?同時(shí)也是APWORKS開發(fā)并獲得專利的第二代高強(qiáng)度鋁粉。它具有鈦合金和傳統(tǒng)鋁合金的高強(qiáng)度和低密度特征，結(jié)合拓?fù)鋬?yōu)化的輕型結(jié)構(gòu)，能夠在規(guī)定的重量限制內(nèi)實(shí)現(xiàn)更好的質(zhì)量分布，提升賽車零件功能水平。

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                                                                    傳統(tǒng)鋁合金與鈦合金及Scalmalloy?性能對(duì)比

高強(qiáng)鋁合金國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展



目前，市場(chǎng)上似乎已經(jīng)有了很多牌號(hào)的3D打印高強(qiáng)鋁合金，如英國(guó)鑄造公司Aeromet International獲得專利的A20X，以及HRL于2019年剛推向市場(chǎng)的7A77.60L；國(guó)內(nèi)有蘇州倍豐的Al250C，長(zhǎng)沙新材料產(chǎn)業(yè)研究院的AlMgMnScZr（未名牌號(hào)），以及今年上半年剛剛報(bào)道的眾遠(yuǎn)新材料的ZYHA-1。由于此類材料在成分組成上大致相似，業(yè)內(nèi)人士指出需要關(guān)注專利問題。


在研究方面，今年4月，中南大學(xué)李瑞迪研究員發(fā)表文章，通過與新西蘭奧克蘭大學(xué)、中車工業(yè)研究院有限公司等單位合作，聯(lián)合研發(fā)了一種適用于SLM工藝、具有抗裂紋傾向和多種強(qiáng)化機(jī)制的低成本、高強(qiáng)度Al-Mg-Si-Sc-Zr合金。


與Scalmalloy?或者類似合金（如Al-Mn-Sc）的主要區(qū)別是，后者具有較高含量的昂貴Sc（一般大于0.66%），當(dāng)降低合金的Sc含量進(jìn)行打印時(shí)，會(huì)導(dǎo)致晶粒粗化、熱裂紋傾向并且顯著降低機(jī)械性能。


中南大學(xué)及其合作團(tuán)隊(duì)經(jīng)過一系列研究，共同開發(fā)了Al-8.0Mg-1.3Si-0.5Mn-0.5Sc-0.3Zr—一種新型的高強(qiáng)度鋁合金，可同時(shí)兼具低成本和易于打印的優(yōu)點(diǎn)。該合金打印樣品的拉伸強(qiáng)度和延伸率可達(dá)到497MPa和11%，經(jīng)時(shí)效處理后，其拉伸強(qiáng)度可達(dá)到550MPa，韌性為8-17%。


本期上傳：Scalmalloy?國(guó)際專利；中南大學(xué)新型鋁合金詳細(xì)研究?jī)?nèi)容。