1 Міцність і в'язкість до високих температур
В аерокосмічній промисловості продуктивність матеріалу значною мірою оцінюється за міцністю та в’язкістю за умов високих температур. Для металевого 3D-друку високотемпературні матеріали повинні мати достатню міцність і в’язкість навіть при дуже високих температурах, понад 1000 градусів C. Крім високої температури плавлення самої речовини, це вимагає стабільної кристалічної структури та мікроструктури. при високих температурах, щоб запобігти руйнуванню, викликаному термічною деформацією або термічною втомою.
Наприклад, в аерокосмічній галузі широко використовуються високотемпературні сплави на основі нікелю, включаючи In625 та In718, завдяки їхній видатній високотемпературній міцності та міцності. Використовуючи технологію 3D-друку з металу, з цих сплавів можна виготовляти компоненти зі складною геометрією, як-от лопаті турбіни двигуна та камери згоряння, які працюють при високих температурах і вимагають матеріалів із чудовими високотемпературними характеристиками.
2 Стійкість до окислення та корозії
Реакція між матеріалами та киснем прискорюється під впливом високих температур, викликаючи окислення та корозію. Щоб таким чином подовжити термін служби компонентів, високотемпературні матеріали для металевого 3D-друку повинні мати високу стійкість до окислення та корозії. Матеріал повинен утворювати стабільну оксидну плівку при високих температурах, щоб запобігти подальшому роз’їданню киснем матеріалу підкладки та таким чином покращити антиоксидантну дію. Матеріали з корозійною стійкістю повинні зберігати хороші характеристики в складних умовах, включаючи високу температуру, великий тиск і корозійні рідини.
Використання технології 3D-друку на металі дозволяє оптимізувати мікроструктуру матеріалів, які часто використовуються в аерокосмічному секторі, таких як титанові сплави та нержавіюча сталь, і підвищити стійкість до окислення та корозії. Наприклад, висока температура і стійкість до корозії титанового сплаву роблять його досить поширеним в авіабудівному секторі. Більш витончені та складні конструкції, які стали можливими завдяки технологіям 3D-друку, допомагають підвищити стійкість компонентів до корозії.
3 Коефіцієнт теплового розширення та стабільність
Хороша термічна стабільність є ще однією вимогою до високотемпературних матеріалів для металевого 3D-друку; тобто продуктивність матеріалу не сильно змінюватиметься з часом при високих температурах. Щоб запобігти втраті продуктивності, викликаній термічним старінням, матеріал повинен мати стабільну кристалічну структуру та хімічний склад за високих температур. Оскільки він безпосередньо впливає на стабільність розмірів і точність складання компонентів при високих температурах, коефіцієнт теплового розширення матеріалу також є важливим питанням.
У цьому сенсі досить вдалими є жароміцні сплави на основі нікелю та заліза. При високих температурах вони не тільки мають низький коефіцієнт теплового розширення, але й високу термічну стабільність, що гарантує стабільність розмірів і правильність монтажу компонентів у такому середовищі. Ці особливості роблять високотемпературні сплави на основі заліза та нікелю ідеальним вибором для металевих 3D-друків високотемпературних матеріалів в аерокосмічному секторі.
4 Потреби в постобробці та транспортуванні матеріалів
Незважаючи на те, що технологія 3D-друку з металу пропонує велику свободу проектування, продуктивність обробки та потреби в постобробці матеріалів все одно потрібно враховувати під час обробки високотемпературних матеріалів. Високі температури плавлення та погана текучість високотемпературних матеріалів вимагають високих стандартів для друкарського обладнання та параметрів процесу. Таким чином, чудова сипучість порошку, властивості плавлення та затвердіння, а також передбачувана еволюція мікроструктури є вимогами до металевих високотемпературних матеріалів для 3D-друку.
Крім того, існують досить значні потреби в постобробці високотемпературних матеріалів для металевого 3D-друку. Відповідні методи термічної обробки необхідні для усунення залишкової напруги, максимізації мікроструктури та підвищення продуктивності, оскільки високотемпературні матеріали чутливі до термічної деформації та розтріскування при високих температурах. Для компонентів зі складними геометричними формами обробка поверхні та точні методи механічної обробки також допомагають задовольнити критерії дизайну.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/3d-printing-titanium-alloy-parts-in-medical.html