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新聞中心 / NEWS |
| 當前國內(nèi)外高強鋁合金種類、性能信息匯總 | | 發(fā)布者：admin 發(fā)布時間：2021/3/2 12:30:01 點擊：5268 | | 根據(jù)SmarTech的介紹，鋁合金占金屬3D打印中所有金屬粉末的消耗量（按體積計算）將從2014年的5.1%逐漸提高到2026年的11.7%左右。鋁合金正在追趕上鈦、鎳和鋼等材料，成為支持增材制造下一代發(fā)展的重要機遇。本文，3D打印技術(shù)參考匯總目前已上市的3D打印高強鋁合金種類及性能特點。
1. 美國休斯研究實驗室7A77.60L鍛造級高強3D打印鋁合金
2019年10月，美國休斯研究實驗室（HRL）開發(fā)的3D打印用高強7A77.60L鋁合金正式投放市場。該材料因使用鋯基納米顆粒作為成核劑，避免了7075和6061鋁合金在采用激光進行打印時出現(xiàn)的易開裂問題，并可實現(xiàn)細晶粒微觀結(jié)構(gòu)，強度超過600 Mpa，成為首個可用于增材制造的鍛造等效高強度鋁合金。
HRL高強鋁合金商業(yè)化始于2017年發(fā)表于nature的一篇關(guān)于鋁合金3D打印的研究。受熔鑄工藝啟發(fā)，研究人員通過將納米顆粒作為成核劑與液體金屬混合來孕育晶種，從而實現(xiàn)在溫度梯度較大和凝固速度快的非平衡條件下實現(xiàn)晶體精細生長，進而提高了產(chǎn)品的性能。在2019年商業(yè)化后，該材料已經(jīng)在NASA和其他航空航天企業(yè)獲得了大規(guī)模零部件的生產(chǎn)。
2. 空客公司Scalmalloy
針對航空用鋁合金零件增材制造需求，空客公司開發(fā)了世界上第一種增材制造專用高強鋁合金粉末材料Scalmalloy，它是一種鋁鎂鈧合金，室溫拉伸強度（520MPa）、屈服強度（480 MPa）和延展性（延伸率13%）均表現(xiàn)出色，且具有耐腐蝕、微觀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的特點，是一款專為增材制造而開發(fā)的材料。Scalmalloy旨在用于航空航天應(yīng)用，早在2016年，空客就用這種材料3D打印了機艙隔斷，成功幫助A320客機實現(xiàn)瘦身；同時，Scalmalloy的優(yōu)異性能也使其成為賽車運動行業(yè)的首選應(yīng)用材料。
傳統(tǒng)鋁合金與鈦合金及Scalmalloy性能
Scalmalloy用于汽車熱交換器
2. Aeromet International A20X
2019年，英國鑄造公司Aeromet International推出的A20X鋁合金粉末經(jīng)熱處理后拉伸強度為511 MPa，屈服強度440 MPa，伸長率為13%，基于該材料開發(fā)的航空散熱結(jié)構(gòu)件已成功替代傳統(tǒng)采用鈦合金制作的中溫構(gòu)件，并幫助法國某型號發(fā)動機實現(xiàn)瘦身。
當前高強鋁合金的性能對比
3. 長沙新材料產(chǎn)業(yè)研究院AlMgScZr
2019年2月，國內(nèi)航天科工旗下長沙新材料產(chǎn)業(yè)研究院通過添加稀土元素及化學成分調(diào)整、后處理工藝摸索等手段，成功研制出了一種高強鋁合金粉末材料，其室溫拉伸強度535MPa，屈服強度510MPa，延伸率為12%，并獲得了國內(nèi)航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用驗證。
4. 莫納什大學Al250C
2019年8月，莫納什大學吳鑫華院士領(lǐng)導的研究團隊成功開發(fā)出了牌號為Al250C的高強高韌增材制造專用鋁合金材料，其拉伸強度目前已超過600Mpa，屈服強度可達580MPa，延伸率11%，制備的構(gòu)件在250℃高溫下通過了持續(xù)5000小時的穩(wěn)定試驗，相當于發(fā)動機常規(guī)服役25年的要求。此舉受到了包括美國通用、波音、雷神、賽峰等多家航空巨頭的重視。
蘇州倍豐采用SLM制造的民用飛機鋁合金
5. 中車工業(yè)研究院CRRC-HAP-1
2020年，中車工業(yè)研究院設(shè)計研發(fā)了一種新型3D打印專用高強鋁合金粉末材料，并開發(fā)了相關(guān)3D打印工藝和熱處理技術(shù)。該高強鋁合金粉末材料經(jīng)批量生產(chǎn)以及多輪SLM技術(shù)驗證，拉伸強度穩(wěn)定超過560MPa，屈服強度超過500MPa，延伸率超10%，顯著優(yōu)于空客公司Scalmalloy鋁合金粉末的打印性能以及其他7系鍛造高強鋁合金。
延伸閱讀：高強鋁合金相比傳統(tǒng)鋁合金更多的設(shè)計和性能優(yōu)勢
自此，HRL開始了探索7A77的工業(yè)應(yīng)用。NASA馬歇爾太空飛行中心已經(jīng)開始將這種材料應(yīng)用于大規(guī)模航空航天零部件的生產(chǎn)。HRL 還與3D打印設(shè)計和工程軟件公司nTopology以及航空航天制造服務(wù)提供商Morf3D合作，開發(fā)了一項能夠突出7A77傳熱和流動性能優(yōu)勢的應(yīng)用——具有回旋結(jié)構(gòu)的熱交換器。
利用7A77鋁合金的固有熱導率，HRL及其合作伙伴為航空航天用戶開發(fā)了一項經(jīng)過專門設(shè)計的機油冷卻器。在這種設(shè)計中，合金的高強度滿足了關(guān)鍵的爆破壓力要求，同時能以與常規(guī)AlSiMg合金相比更薄的壁厚實現(xiàn)更好的換熱效果。7A77鋁合金的高屈 | 上一頁：封裝陽臺不要用鋁合金窗，裝這種替代更美觀實用
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