中航邁特成功研發(fā)3D打印TiNi記憶合金粉末材料

2017年1月5日,，南極熊獲悉,，中國(guó)金屬3D打印粉末公司中航邁特在現(xiàn)有球形鈦合金粉末制備技術(shù)的基礎(chǔ)上,，采用自主研發(fā)設(shè)計(jì)的真空電極感應(yīng)氣霧化制粉爐,，成功研制出球形度高,、流動(dòng)性好、非金屬夾雜物少的高純球形TiNi記憶合金粉末,，率先實(shí)現(xiàn)≤53μm細(xì)粉收得率的技術(shù)突破,，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)球形TiNi記憶合金粉末研制的空白。

△電極感應(yīng)霧化裝置制粉原理示意圖

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(yōu)異的形狀記憶效應(yīng)與超彈性、高阻尼性,、高耐腐蝕性,、良好的生物相容性等特點(diǎn)，成為備受關(guān)注的新型功能材料,，廣泛應(yīng)用于航空航天,、機(jī)械電子、生物醫(yī)療,、橋梁建筑,、汽車工業(yè)及日常生活等多個(gè)領(lǐng)域。然而TiNi合金的高熔點(diǎn),、高活性,、傳統(tǒng)機(jī)加工復(fù)雜且性能差嚴(yán)重制約了合金的性能提高和進(jìn)一步應(yīng)用推廣。

球形TiNi合金粉末是3D打印TiNi合金結(jié)構(gòu)件的原材料,，也是該項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵突破點(diǎn),。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)常見的TiNi合金粉末形狀不規(guī)則、夾雜嚴(yán)重,，很難滿足3D打印對(duì)粉末原材料高純度,、高流動(dòng)性、高球形度的要求,。

中航邁特研發(fā)3D打印TiNi記憶合金粉末材料,，形貌如下圖（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(wèi)星顆粒極少。單個(gè)粉末顆粒形貌如下圖（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。

△ 電極感應(yīng)氣霧化制備TiNi合金粉末SEM圖.（a）粉末形貌,；（b）單個(gè)顆粒粉末形貌

下圖為電極感應(yīng)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(yīng)霧化制備的TiNi合金粉末潔凈度高,，并且成分均一。經(jīng)氣體含量檢測(cè),，15-53μmTiNi粉末的氧含量為371ppm,，氮含量為35ppm。

△TiNi合金粉末XRD衍射圖譜

在成功制備出高球形,、高潔凈度,、組織成分均勻的合金粉末基礎(chǔ)上，研發(fā)團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步優(yōu)化TiNi合金粉末霧化工藝,，提高粉末綜合性能,，實(shí)現(xiàn)量化生產(chǎn)，在滿足國(guó)內(nèi)需求同時(shí)出口歐美,。在高端鈦基粉末材料研發(fā)和應(yīng)用方面,，可以與歐美企業(yè)同臺(tái)競(jìng)技。

該型球形TiNi合金粉末同時(shí)適用于3D打印送粉工藝和鋪粉工藝,，使3D打印個(gè)性化人體介入醫(yī)療器械（如心血管支架,、脊柱內(nèi)固定物）制造成為可能。

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