نقش پودر آلیاژ در چاپ سه بعدی فلزات پیشرفته
ظهور تولید افزودنی، به ویژه ذوب لیزری انتخابی (SLM) و ذوب پرتو الکترونی (EBM)، پودر آلیاژ را در مرکز نوآوری صنعتی قرار داده است. برخلاف ریخته گری سنتی، این فرآیندها به پودرهای آلیاژی کروی با جریان پذیری بالا و چگالی بسته بندی بالا نیاز دارند تا اطمینان حاصل شود که هر لایه از ساختار یکنواخت است. پودرهای فلزی با کارایی بالا، مانند تیتانیوم، سوپرآلیاژهای مبتنی بر نیکل، و کبالت کروم، به مهندسان این امکان را می دهد که هندسه های پیچیده ای را طراحی کنند که قبلاً ساخت آنها غیرممکن بود. دقت فرآیند متالورژی پودر تضمین می کند که جزء نهایی یکپارچگی مکانیکی را حفظ می کند و در عین حال ضایعات مواد را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد.
ویژگی های کلیدی برای موفقیت پرینت سه بعدی
- توزیع اندازه ذرات (PSD): ذوب ثابت و پرداخت سطح را تضمین می کند.
- مورفولوژی کروی: جریان پودر را در سراسر صفحه ساخت بهبود می بخشد.
- خلوص شیمیایی: از اکسیداسیون جلوگیری می کند و استحکام قسمت نهایی را تضمین می کند.
افزایش طول عمر اجزا از طریق پودرهای آلیاژی اسپری حرارتی
در محیطهای صنعتی خشن، تجهیزات اغلب در معرض گرما، خوردگی و سایش شدید قرار میگیرند. اسپری حرارتی پودرهای آلیاژی برای اعمال یک پوشش محافظ بر روی سطح این اجزا استفاده می شود. با استفاده از تکنیک هایی مانند سوخت اکسی با سرعت بالا (HVOF) یا پاشش پلاسما، پودرهای آلیاژی تخصصی ذوب شده و روی یک بستر هدایت می شوند. این یک لایه سخت ایجاد می کند که می تواند عمر مفید یک قطعه را تا پنج برابر افزایش دهد. صنایعی مانند نفت و گاز، معدن و هوافضا برای نگهداری ماشین آلات گران قیمت و کاهش زمان خرابی ناشی از خرابی مکانیکی به این پوشش ها متکی هستند.
ترکیبات اسپری حرارتی رایج
| نوع آلیاژ | سود اولیه | برنامه مشترک |
| WC-Co (کاربید تنگستن) | مقاومت در برابر سایش شدید | مته و شفت پمپ |
| NiCrBSi (بر پایه نیکل) | مقاومت در برابر خوردگی و اکسیداسیون | لوله و شیر بویلر |
| آلیاژهای MCrAlY | حفاظت در برابر دمای بالا | پره های توربین گازی |
روش های تولید و تاثیر آنها بر کیفیت پودر آلیاژ
روش مورد استفاده برای تولید پودر آلیاژی به طور مستقیم کاربرد نهایی آن را دیکته می کند. اتمیزه کردن گاز محبوب ترین روش برای تولید پودرهای کروی با کیفیت بالا و مورد نیاز برای کاربردهای هوافضا و پزشکی است. در طی این فرآیند، یک جریان فلز مذاب توسط جت های گاز بی اثر با فشار بالا متلاشی می شود. روشهای دیگر، مانند اتمیزه کردن آب، مقرون به صرفهتر هستند و ذرات نامنظم را تولید میکنند، که برای کاربردهای پرس و تف جوشی که در آن «استحکام سبز» یا قفل شدن ذرات قبل از عملیات حرارتی نهایی ضروری است، ایدهآل هستند. درک این تفاوت های ظریف تولید به سازندگان کمک می کند تا مواد مناسب را برای نیازهای مکانیکی خاص خود انتخاب کنند.
مقایسه تکنیک های اتمیزاسیون
- اتمی شدن گاز: ذرات کروی را تولید می کند. محتوای کم اکسیژن؛ ایده آل برای AM
- اتمیزه کردن آب: ذرات نامنظم تولید می کند. مقرون به صرفه؛ برای قطعات ساختاری استفاده می شود.
- اتمیزه شدن پلاسما: بالاترین خلوص و کروی. برای فلزات واکنش پذیر مانند تیتانیوم استفاده می شود.
روندهای آینده در توسعه پودر آلیاژی سفارشی
با پیشرفت تکنولوژی، صنعت به سمت "پودرهای طراح" حرکت می کند. به جای استفاده از آلیاژهای خارج از قفسه، شرکت ها اکنون در حال توسعه ترکیبات پودر آلیاژی سفارشی هستند که متناسب با عوامل استرس زای محیطی خاص هستند. این شامل توسعه آلیاژهای با آنتروپی بالا (HEAs) است که از پنج یا چند عنصر در نسبتهای تقریباً مساوی تشکیل شدهاند. این پودرها نسبت مقاومت به وزن و پایداری حرارتی بی سابقه ای را ارائه می دهند. علاوه بر این، فشار برای پایداری، بازیافت ضایعات فلزی را به پودرهای با عیار بالا برمیگرداند و اقتصاد دایرهای را در بخش تولید فلز تضمین میکند.
