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北京中航邁特公司成功研發3D打印TiNi記憶合金粉末材料

2017-01-06 10:27:33 作者：本網整理來源：網絡分享至：

3D打印材料對于3D打印的重要性，相當于水之于魚。而推動專業的3D打印應用進步的關鍵之一，特別是涉及到這種技術終端級應用時，就是基于材料解決方案的開發。

TiNi合金是目前形狀記憶合金中研究最全面、記憶性能最好的合金材料，由于其具有優異的形狀記憶效應與超彈性、高阻尼性、高耐腐蝕性、良好的生物相容性等特點，成為備受關注的新型功能材料，廣泛應用于航空航天、機械電子、生物醫療、橋梁建筑、汽車工業及日常生活等多個領域。然而TiNi合金的高熔點、高活性、傳統機加工復雜且性能差嚴重制約了合金的性能提高和進一步應用推廣。

3D打印（3D printing），是制造業領域正在迅速發展的一項新興技術，被稱為“具有工業革命意義的制造技術”。該技術是以數字模型文件為基礎，運用特殊蠟材、粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過打印一層層的粘合材料來制造三維的物體。與傳統工藝相比，金屬3D打印有直接成型，無需模具，可以實現個性化設計并制作復雜結構。該項技術的出現為制備形狀復雜的TiNi記憶合金結構件開辟了嶄新的途徑。

球形TiNi合金粉末是3D打印TiNi合金結構件的原材料，也是該項技術的關鍵突破點。國內市場常見的TiNi合金粉末形狀不規則、夾雜嚴重，很難滿足3D打印對粉末原材料高純度、高流動性、高球形度的要求。

北京中航邁特公司在現有球形鈦合金粉末制備技術的基礎上，采用自主研發設計的真空電極感應氣霧化制粉爐（如圖1所示），成功研制出球形度高、流動性好、非金屬夾雜物少的高純球形TiNi記憶合金粉末，率先實現≤53μm細粉收得率的技術突破，填補國內球形TiNi記憶合金粉末研制的空白。

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圖1 電極感應霧化裝置制粉原理示意圖

粉末形貌如圖2（a）所示，可以看出，粉末顆粒形狀呈球形或近球形，顆粒之間基本無粘連且衛星顆粒極少。單個粉末顆粒形貌如圖2（b）所示，由于氣霧化過程冷卻速率高，制備出粉末的組織均勻。圖3為電極感應氣霧化制備球形TiNi合金粉末的X射線衍射圖譜，從圖中可以看出，合金粉末均為TiNi相（B2有序相）。這表明電極感應霧化制備的TiNi合金粉末潔凈度高，并且成分均一。經氣體含量檢測，15-53μmTiNi粉末的氧含量為371ppm，氮含量為35ppm。

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圖2 電極感應氣霧化制備TiNi合金粉末SEM圖。（a）粉末形貌；（b）單個顆粒粉末形貌