為高性能金屬粉末應用提供新可能，威拉里旋轉電極制備GH3536工藝研究——旋轉速度

導讀 : GH3536是一種固溶強化型鎳基高溫合金，具有優(yōu)異的耐腐蝕性和高溫強度，能夠在900℃以下長期使用，因此被廣泛用于制備航空發(fā)動機的熱端部件。為了響應航空工業(yè)輕質(zhì)高強的嚴苛要求，通過激光增材制造技術來制備GH3536合金零部件成為了研究熱點。

威拉里是國內(nèi)知名的3D打印金屬粉末供應商，專注于鈦合金、高溫合金等高端材料的研發(fā)與生產(chǎn)。憑借多年在金屬制粉工藝和新材料開發(fā)方面的積累，威拉里已經(jīng)成長為國內(nèi)少數(shù)幾家擁有完整自主制造能力的3D打印材料廠商之一。

南極熊獲悉，威拉里研發(fā)團隊以市場需求為導向，采用PREP工藝制備增材制造專用GH3536合金粉末，發(fā)現(xiàn)不同轉速制備的GH3536粉末粒度均集中在15～70 μm，隨著轉速的增加粉末粒徑逐漸減小（圖1）。

圖1 不同轉速下制備的粉末粒徑分布

由圖1可知，棒料旋轉速度影響粉末平均粒徑，主要是液膜厚度變小以及棒料在高速旋轉時端面液線受到的離心力增加，使其液線變長，一次破碎形成的小液滴增加，二次破碎更加充分，進而導致粉末粒度變小。而當轉速增加到一定程度后，粉末的平均直徑很難進一步減小，是因為棒料端面產(chǎn)生的相鄰液滴相互作用和重新碰撞粘連的可能性增加。

表1 不同轉速下制備的GH3536粉末綜合物理性能

由表1可知，隨著轉速的增加，粉末的松裝密度逐漸增大，流動性也得到改善。主要因為棒料旋轉速度的提高，端面液膜離心力增大，粉末粒徑分布與級配更加均勻，最終使粉末綜合物理性能得到提升。

圖2 轉速對粉末形貌的影響

威拉里對關鍵制粉參數(shù)優(yōu)化后制備的GH3536球形粉末物理性能與現(xiàn)有文獻中數(shù)據(jù)相比（圖2），在流動性、松裝密度、粒度分布、球形度等綜合物理性能方面均展現(xiàn)出顯著的優(yōu)勢。經(jīng)第三方驗證15-53μm粉末球形度達95%以上，空心粉率小于0.05%，無高密夾雜，霍爾流速為11.6s/50g，松裝密度為5.15g/cm3，振實密度為5.45g/cm3，為高性能金屬粉末應用提供了新可能。

目前，威拉里工廠粉末產(chǎn)線擁有20臺粉末生產(chǎn)設備，其中包括9臺電極感應熔煉氣霧化（EIGA）爐和10臺真空感應熔煉氣霧化（VIGA）爐。值得注意的是，威拉里公司配備了500公斤大型熔煉氣霧化爐，即單爐單次投料量達到500公斤，全天可生產(chǎn)1噸合格粉末，這在國內(nèi)可謂首屈一指。

南極熊獲悉，威拉里二期產(chǎn)線的粉末產(chǎn)能預期達到1500噸，其中鈦合金粉末產(chǎn)線從6條增加到9條，鈦粉產(chǎn)能顯著增加。此外，產(chǎn)線現(xiàn)有VIGA設備全部升級為500公斤級大爐容霧化爐，這些舉措將進一步擴大公司的粉末產(chǎn)能。

除了先進的生產(chǎn)工藝，威拉里在新材料研發(fā)方面也取得了重大進展。最近推出的A60X高強鋁合金打印試棒熱處理態(tài)能夠始終保持抗拉強度≥600MPa，屈服強度≥550MPa，延伸率≥9%，材料重復性打印試驗性能良好，打印工藝參數(shù)窗口大，可輕松實現(xiàn)穩(wěn)定打印。此外，A60X兼具較好的高溫性能，在250℃溫度下，仍具有一定的強度，抗拉強度≥140MPa。。

△深圳formnext展會南極熊專訪威拉里

威拉里還在高溫合金領域有所突破。該公司研發(fā)的IN738高溫合金粉，可在900-950攝氏度的高溫環(huán)境下使用，性能優(yōu)于GH4169、GH3536等傳統(tǒng)高溫合金牌號，在發(fā)動機等高溫部件應用中具有優(yōu)勢。