金属3D打印技术及专用粉末的研究(LD模具钢牌号｜精锻齿轮LD模具钢｜精锻齿轮LD模具钢)
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金属3D打印技术及专用粉末的研究
SLM工艺有多达50多个影响因素，对成型效果具有重要影响的六大类：材料属性、激光与光路系统、扫描特征、成型氛围、成型几何特征和设备因素。
目前，国内外研究人员主要针对以上几个影响因素进行工艺研究、应用研究，目的都是为了解决成型过程中出现的缺陷，提高成型零件的质量。
工艺研究方面，SLM成型过程中重要工艺参数有激光功率、扫描速度、铺粉层厚、扫描间距和扫描策略等，通过组合不同的工艺参数，使成型质量最优。
SLM成型过程中的主要缺陷有球化、翘曲变形。
球化是成型过程中上下两层熔化不充分，由于表面张力的作用，熔化的液滴会迅速卷成球形，从而导致球化现象，为了避免球化，应该适当地增大输入能量。
翘曲变形是由于SLM成型过程中存在的热应力超过材料的强度，发生塑性变形引起，由于残余应力的测量比较困难，目前对SLM工艺的翘曲变形的研究主要是采用有限元方法进行，然后通过实验验证模拟结果的可靠性。
SLM技术的基本原理是:先在计算机上利用Proe、UG、CATIA等三维造型软件设计出零件的三维实体模型，然后通过切片软件对该三维模型进行切片分层，得到各截面的轮廓数据，由轮廓数据生成填充扫描路径，设备将按照这些填充扫描线，控制激光束选区熔化各层的金属粉末材料，逐步堆叠成三维金属零件。
EBSM技术是20世纪90年代中期发展起来的一种金属零3D打印技术，其与SLM/DMLS系统的差别主要是热源不同，在成型原理上基本相似。
与以激光为能量源的金属零件3D打印技术相比，EBSM工艺具有能量利用率高、无反射、功率密度高、聚焦方便等许多优点。
在目前3D打印技术的数十种方法中，EBSM技术因其能够直接成型金属零部件而受到人们的高度关注。
Ramirez等采用Cu2O制备了新型定向微结构，发现在制备过程中，柱状Cu2O沉淀在高纯铜中这一现象。
刘海涛等研究了工艺参数对电子束选区熔化工艺过程的影响，结果表明扫描线宽与电子束电流、加速电压和扫描速度呈明显的线性关系，通过调节搭接率和扫描路径可以获得较好的层面质量。
锁红波等研究了EBSM制备的Ti-6Al-4V试件的硬度和拉伸强度等力学性能，结果表明成型过程中Al元素损失明显，低的氧气含量及Al含量有利于塑性提高；硬度在同一层面内和沿熔积高度方向没有明显差别，均高于退火轧制板的硬度水平。
利用金属粉末在电子束轰击下熔化的原理，先在铺粉平面上铺展一层粉末并压实；然后，电子束在计算机的控制下按照截面轮廓的信息进行有选择的熔化/烧结，层层堆积，直至整个零件全部熔化/烧结完成。
3D打印材料是3D打印技术发展的重要物质基础，在某种程度上，材料的发展决定着3D打印能否有更广泛的应用。
目前，3D打印材料主要包括工程塑料、光敏树脂、橡胶类材料、金属材料和陶瓷材料等，除此之外，彩色石膏材料、人造骨粉、细胞生物原料以及砂糖等食品材料也在3D打印领域得到了应用。
3D打印所用的这些原材料都是专门针对3D打印设备和工艺而研发的，与普通的塑料、石膏、树脂等有所区别，其形态一般有粉末状、丝状、层片状、液体状等。
通常，根据打印设备的类型及操作条件的不同，所使用的粉末状3D打印材料的粒径为1～100μｍ不等，而为了使粉末保持良好的流动性，一般要求粉末要具有高球形度。
3D打印材料的研发和突破是3D打印技术推广应用的基础，也是满足打印的根本保证。
一是加强材料的研制，形成完备的打印材料体系。
近几年，3D打印材料发展比较快，2013年，金属材料打印增长了28%，2014年达到30%多，约占3D打印材料的12%，金属材料以钛、铝、钢和镍等合金为主，钛合金、高温合金、不锈钢、模具钢、高强钢、合金钢和铝合金等均可作为打印材料，已经广泛应用于装备制造和修复再制造。
但目前还没有一个3D打印材料体系，现有材料还远不能满足3D打印的需求。
3D打印所使用的金属粉末一般要求纯净度高、球形度好、粒径分布窄、氧含量低。
目前，应用于3D打印的金属粉末材料主要有钛合金、钴铬合金、不锈钢和铝合金材料等，此外还有用于打印首饰用的金、银等贵金属粉末材料。
3D打印金属粉末作为金属零件3D打印产业链最重要的一环，也是最大的价值所在。
在“2013年世界3D打印技术产业大会”上，世界3D打印行业的权威专家对3D打印金属粉末给予明确定义，即指尺寸小于1mm的金属颗粒群。
包括单一金属粉末、合金粉末以及具有金属性质的某些难熔化合物粉末。
目前，3D打印金属粉末材料包括钴铬合金、不锈钢、工业钢、青铜合金、钛合金和镍铝合金等。
但是3D打印金属粉末除需具备良好的可塑性外，还必须满足粉末粒径细小、粒度分布较窄、球形度高、流动性好和松装密度高等要求。
不锈钢具有耐化学腐蚀、耐高温和力学性能良好等特性，由于其粉末成型性好、制备工艺简单且成本低廉，是最早应用于3D金属打印的材料。
如华中科技大学、南京航空航天大学、东北大学等院校在金属3D打印方面研究比较深入。
现研究主要集中在降低孔隙率、增加强度以及对熔化过程的金属粉末球化机制等方面。
李瑞迪等采用不同的工艺参数，对304L不锈钢粉末进行了SLM成形试验，得出304L不锈钢致密度经验公式，并总结出晶粒生长机制。
潘琰峰分析和探讨了316L不锈钢成形过程中球化产生机理和影响球化的因素，认为在激光功率和粉末层厚一定时，适当增大扫描速度可减小球化现象，在扫描速度和粉末层厚固定时，随着激光功率的增大，球化现象加重。
Ma等通过对1Cr18Ni9Ti不锈钢粉末进行激光熔化，发现粉末层厚从60μｍ增加到150μｍ时，枝晶间距从0.5μｍ增加到1.5μｍ，最后稳定在2.0μｍ左右，试样的硬度依赖于熔化区域各向异性的微结构和晶粒大小。
姜炜采用一系列的不锈钢粉末，分别研究粉末特性和工艺参数对SLM成形质量的影响，结果表明，粉末材料的特殊性能和工艺参数对SLM成形影响的机理主要是在于对选择性激光成形过程当中熔池质量的影响，工艺参数（激光功率、扫描速度）主要影响熔池的深度和宽度，从而决定SLM成形件的质量。
高温合金是指以铁、镍、钴为基，能在600℃以上的高温及一定应力环境下长期工作的一类金属材料。
其具有较高的高温强度、良好的抗热腐蚀和抗氧化性能以及良好的塑性和韧性。
目前按合金基体种类大致可分为铁基、镍基和钴基合金3类。
高温合金主要用于高性能发动机，在现代先进的航空发动机中，高温合金材料的使用量占发动机总质量的40％～60％。
现代高性能航空发动机的发展对高温合金的使用温度和性能的要求越来越高。
传统的铸锭冶金工艺冷却速度慢，铸锭中某些元素和第二相偏析严重，热加工性能差，组织不均匀，性能不稳定。
而3D打印技术在高温合金成形中成为解决技术瓶颈的新方法。
美国航空航天局声称，在2014年8月22日进行的高温点火试验中，通过3D打印技术制造的火箭发动机喷嘴产生了创纪录的9t推力。
镁合金作为最轻的结构合金，由于其特殊的高强度和阻尼性能，在诸多应用领域镁合金具有替代钢和铝合金的可能。
例如镁合金在汽车以及航空器组件方面的轻量化应用，可降低燃料使用量和废气排放。
镁合金具有原位降解性并且其杨氏模量低，强度接近人骨，优异的生物相容性，在外科植入方面比传统合金更有应用前景。
3D打印金属材料的发展方向主要有3个方面：。
一是如何在现有使用材料的基础上加强材料结构和属性之间的关系研究，根据材料的性质进一步优化工艺参数，增加打印速度，降低孔隙率和氧含量，改善表面质量；。
二是研发新材料使其适用于3D打印，如开发耐腐蚀、耐高温和综合力学性能优异的新材料；。
三是修订并完善3D打印粉体材料技术标准体系，实现金属材料打印技术标准的制度化和常态化。
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p20hh模具钢抛光面可以烧焊吗
1、补焊后其模具钢与补焊处的硬度会存在一定的差异，硬度的不同会影响抛光质量。
2、有硬度差异较大影响下可以对模具钢再热处理后进行抛光，效果更好。
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