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梯度打印 助力新材料研发!

梯度打印 助力新材料研发!

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功能梯度材料(Functionally Gradient Materials,FGMs),是由日本的新野正之、平井敏雄和渡边龙三等著名学者于1987年秋提出并着手研究的。当时是用于新一代航天飞机的热防护系统,即在与高温气体接触侧采用陶瓷耐高温材料,而在液氢冷却侧采用金属材料保证其力学强度和热传导性。继日本之后,美国、德国、俄罗斯、瑞士等国家也纷纷关注并开始了功能梯度材料的研究。目前在国际范围内己形成了以日、美、中、德等国家为中心的FGM国际合作研究环境,而且有越来越多的国家加入到了这一新兴的研究领域。

 

梯度材料成形方法及性能優勢

 

 

梯度材料複合成型分析(參考)

Ti64和NiCr梯度材料能譜分析照片

(源于DOI10.1016/j.addma.2014.10.002)

 

SS304LIn625梯度材料成型組織金相分析照片

(源于DOI10.1016/j.actamat.2016.02.019)

 

激光3D打印技術的一個重要發展方向就是制備功能梯度材料,激光3D打印制備梯度材料適應面較廣,既可以制備 FGM 塗層也可以制備 FGM 體材,而且其生産周期短、加工速度快、設計靈活、材料利用率高,其成形件尺寸精度高、組織致密、晶粒細化、具有優良的使用性能。利用LDM4030同軸送粉系統,通過調整粉末的輸送量和輸送比例使兩種或兩種以上材料含量實現層與層之間連續變化,成分設計更加靈活,過渡更加均勻,能制備出成分比例連續變化的梯度功能材料。

 

LDM4030助力梯度材料開發

 

北京十一选五新款LDM4030同軸送粉設備,是基于高校和科研院所等研究型單位的需求特點,針對新材料開發過程中材料種類繁多、材料間切換頻繁等問題,在保證基本功能前提下,對設備進行了進一步的優化升級

LDM4030同軸送粉3D打印機外觀

LDM4030同軸送粉3D打印機設備參數

 

      
             

 

雙筒雙控式()和桶三控式(右)

 

 

可實現加工設備(激光器)控制主機的集成控制;

送粉器連續穩定,送粉量和載粉氣流量精確可控;

多個料倉可單獨送粉,也可同時送粉;

有機玻璃可視粉桶;

觸摸屏和PLC控制,性能穩定、安全可靠。

 

 

雙桶、三桶送粉器參數

 

利用LDM4030實驗平台,开展了对In718(镍基合金) + Fe313(铁基)、In718(镍基合金)和316L(不锈钢)等梯度材料的成形工艺及组织进行了相关的研究分析,在梯度材料研究方面做了一定的技术探索。

 

In718+Fe313路徑方案和成型樣塊

 

 

 

 

目前 FGM 的應用不再局限于航空航天領域,其在能源工程、機械工程、生物醫學工程、光學工程、化學工程、電磁等領域上都有重要的應用。