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兩款常用的優異合金材料在3D打印領域的表現

2017-09-26 16:31:08 作者：本網整理來源：新材料在線分享至：

在3D打印中，材料是最難以解決的瓶頸之一，而每種材料都有或多或少的確定，今天，我們就為介紹兩種常用且優異的合金材料，一起來看看它們在3D打印領域的表現。

鎳基合金是一種優異的航天材料，鈷鉻合金是一種理想的人體植入物材料。其中鎳基合金材料尤其適用于SLM成型技術，在ExOne的3DP（粘合劑噴射成型）技術中也有廣泛應用。

鎳基合金

鎳基合金（Nickel base alloy）是指在650～1000℃高溫下有較高的強度與一定的抗氧化腐蝕能力等綜合性能的一類合金。與鐵基合金和鈷基合金相比，鎳基合金可工作在高溫和高應力環境下，具有良好的力學性能、抗氧化、耐熱腐蝕性能。隨著航空事業的發展，3D打印的鎳基合金物件因其優良的性能，被用于制備航空發動機中的渦輪盤、渦輪葉片等熱端部件，提高了發動機的穩定性和熱效率，使得航空發動力具有更大的推力。含鈦50%的鎳合金，形狀記憶效果好，多用于制造航天器結構件、人造心臟馬達等。

美國利用3D打印技術制備的IN718鎳基高溫合金轉子（圖片來源：Machine Design）

3D打印的鎳基合金工業部件（圖片來源：ExOne）

3D打印的鎳基合金飛機部件（圖片來源：3dprintingindustry.com）

鈷鉻合金

鈷鉻合金（cobalt-chromium alloy）是指以鈷和鉻為主要成分的高溫合金，它的抗腐蝕性能和機械性能都非常優異，用其制作的零件強度高、耐高溫，且有杰出的生物相容性，最早用于制作人體關節，現在已廣泛應用到口腔領域。由于其不含對人體有害的鎳元素與鈹元素，3D打印個性化定制的鈷鉻合金烤瓷牙已成為非貴金屬烤瓷的首選。

鈷鉻合金在牙科的應用（圖片來源：3ders.com）

傳統鑄造工藝生產的鈷鉻合金產品收縮率大，與初始模型相比誤差大較大，而采用3D打印技術制造的鈷鉻合金零部件，強度高、尺寸精確，能制作的最小尺寸可達1mm，故其零部件機械性能比鍛造工藝制成的產品好很多。

3D打印的鈷鉻合金航空發動機葉輪（圖片來源：上海航天技術研究院）

液態金屬

液態金屬指的是一種不定型金屬，用于3D打印的液態金屬通常由鎵和銦兩種無毒且能在室溫下保持液態的合金構成，于2013年由美國北卡羅來納州大學的研究人員開發。當液態金屬被暴露在空氣中時，材料的表面會硬化，但內部仍然保持液態，這也就是其能夠保持柔性的原因。由于液態金屬可以導電，也就意味著將有可能采用類似技術利用3D打印機制作液態金屬電路板。

液態金屬的應用有著廣泛的前景。除了打印電路板，在先進芯片與新能源領域，液態金屬具有優異的導熱能力。在醫療健康技術領域，獨特的液態金屬材料直接促成了液態金屬生物材料學領域的形成。液態金屬在神經連接與修復、受損骨骼快速替換、植入式醫療器件直接在體內3D打印以及高分辨血管造影術、腫瘤血管阻塞治療等方面也大有發展空間。

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責任編輯：殷鵬飛

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