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與 L/E-PBF 粉末床熔融金屬3D打印工藝相比，在 MBJ 粘結劑噴射金屬增材制造工藝中，金屬顆粒不是通過能量輸入來熔合的，而是使用液體粘合劑簡單地粘合，接下來是所謂的生坯部件的脫脂和燒結，從而去除粘合劑，金屬顆粒通過擴散過程進入金屬鍵并形成幾乎致密的成分。 

盡管通過MBJ 粘結劑噴射金屬增材制造降低組件的制造成本是可能的，而且醫療技術尤其為MBJ 粘結劑噴射金屬3D打印工藝提供了許多有前景的應用，但這一突破尚未實現。 不僅MBJ 粘結劑噴射金屬3D打印工藝所需要的必要的投資成本仍然與成熟的 L/E-PBF 粉末床熔融金屬3D打印系統相當，而且還缺乏針對鈦等生物材料的醫學認證工藝路線，以及合適的粉末調理策略，缺乏直接使用MIM粉末將粘合劑噴射集成到相應的工藝路線中。

從干燥到更好的3D打印

德國弗勞恩霍夫Fraunhofer IAPT研究所及其研究合作伙伴,利用統計實驗設計研究了提高流動性的不同粉末干燥策略。由于其與醫療應用的相關性，尺寸分布低于 25 μm 的球形 Ti-6Al-4V 粉末在各種參數下使用真空和氣體吹掃進行干燥。研究的參數、時間和溫度是在具有十一個測試和三個中心點的中心復合邊界測試計劃中選擇的，分析了粉末的目標參數——水含量、流動性和雜質水平（氧、氮）。為了進行驗證，在工業粘結劑噴射系統上進行了實際測試試驗，對于所研究的粉末，確定了在 200°C 下持續 6 小時的優化干燥周期。組件的尺寸精度（從 ±1.5% 提高到 0.3%）和粉末床的視覺效果得到顯著改善。

目前生物醫學應用和假肢最相關的材料是鈦及其合金，因為它們具有生物相容性、無毒等特性以及良好的機械性能。與 L-PBF粉末床激光熔融或 E-PBF 粉末床電子束熔融等基于熔融的增材制造技術相比，MBJ粘結劑噴射金屬3D打印工藝在鈦合金制造方面顯示出明顯的優勢，特別是在創建個性化生物醫學設備方面。舉例來說，目前治療手指關節疾病的形式，無論是類風濕性關節炎還是外傷，通常都會導致關節僵硬。此前，弗勞恩霍夫Fraunhofer IAPT開發了一種方法，可以生產在生物力學負載方面高要求的小型且精細的個性化植入物。根據3D科學谷的了解，Fraunhofer IAPT 采用的增材制造技術是基于粘結劑的3D打印制造技術。

顯著提高生坯的質量

無需支撐結構即可生產特別復雜的零件，與L-PBF粉末床激光熔融和E-PBF粉末床電子束熔融相比，MBJ可以避免熱應力，防止形狀變形和開裂，并且不會引起不良的微觀結構特征或材料損失，確保高材料回收效率和成本效益，特別是對于昂貴的材料。盡管有這些優點，但關于鈦及其合金以及細 MIM 金屬注射成型用金屬粉末用于MBJ 粘結劑噴射金屬3D打印工藝缺乏全面的研究。

德國弗勞恩霍夫Fraunhofer IAPT研究所目前工作的目的是比較不同的干燥策略，研究相關性，特別是與所研究粉末的流動性有關的相關性，并找到優化的調節策略，當前的發現如下：

較長且較溫暖的干燥時間可改善流動性并降低水含量的假設是可以接受的。分析干燥模型后，確定了 200 °C 下 6 小時的優化干燥周期。

可以說，Ti-6Al-4V粉末的調質工藝顯著提高了其流動性。初次使用前，建議干燥新粉末。由于交付和儲存時間不確定，新粉末中的水分含量可能會有很大差異。干燥粉末可以顯著提高生坯的質量，特別是表面紋理和尺寸精度。 

干燥調節還有助于減少3D打印過程錯誤。值得注意的是，調節時間的影響比溫度的影響更明顯。 

弗勞恩霍夫Fraunhofer IAPT研究所下一步工作的主題將包括研究開發的調節策略如何影響材料的再利用。可以證明，對于單獨的干燥循環，氧氣或氮氣沒有增加。總體而言，對于MBJ粘結劑噴射金屬3D打印工藝所使用的鈦及其合金的回收利用還缺乏深入的研究，通過建立粉末調節和鈦粉末再利用的具體指南，MBJ粘結劑噴射3D打印技術可以提高材料效率，而不必冒犧牲組件可靠性的風險，特別是在用于醫療組件制造的情況下。

在純銅中添加鎳、鉬、釩和鉻等金屬，能夠借助Hall-Petch和Orowan效應提高銅基體的強度。銅鉻鈮GRCop（GrCop-84和GRCop-42）系列是格倫研究中心專門為火箭發動機的主燃燒室襯里研發的銅合金，由于高導熱性和導電性，在全球范圍內廣泛適用于眾多應用。

此前的報道多集中于采用這兩種合金制造燃燒室，對于GRCop系銅合金晶格的研究則是首次看到。晶格結構的高表面積、高強度重量比和導熱特性使其在各種應用中具有吸引力。由GRCop系合金制成的晶格結構結合了該合金的高強度和導熱性，同時通過使用晶格結構最大限度減輕了重量并增加了能量吸收，因此具有廣闊的應用空間。而任何新興材料的結構完整性和機械行為都是設計、制造和材料力學領域的重要研究課題。

3D打印技術參考注意到，美國亞利桑那大學和阿拉巴馬大學航空航天與機械工程系的團隊研究了3D打印的GRCop-84銅合金晶格結構的力學行為。該研究分析了微觀結構、拓撲結構之間的相互作用及其對增材制造的銅鉻鈮合金(GRCop-84)晶格結構的準靜態和動態行為的綜合影響。測試的四種拓撲結構是相對密度為30%的八角體桁架、相對密度為20%的菱形十二面體和菱形以及相對密度為15%的十二面體，單元晶胞的尺寸分2mm和4mm兩種，使用X射線計算機斷層掃描和光學顯微鏡表征了孔隙率和晶粒結構，對打印態樣品進行了準靜態和動態應變率測試。

晶格孔隙率量化

對晶格結構打印態和熱等靜壓態（HIP）分別進行X 射線斷層掃描，并提出了晶格體積分數、空隙率和孔隙率的概念。晶格體積是指晶格內材料的體積，空隙體積是掃描晶格內空隙的體積。空隙體積比是由總晶格體積歸一化的空隙總體積。計算空隙體積比，以量化孔隙率占總晶格體積的百分比。可以觀察到，熱等靜壓在降低晶格結構的孔隙率方面是有效的，4mm晶胞尺寸對HIP的響應更大，空隙體積比降低了40%，而2mm晶胞尺寸樣品的空隙體積比僅降低了22%。還觀察到基于樣品的晶胞尺寸的孔隙率變化。具有4mm晶胞的HIP樣品的孔隙率降低了57%，2mm晶胞尺寸的樣品的孔隙率減少了44%。

這意味著，孔隙率受晶胞尺寸和熱處理的影響，2mm晶胞尺寸的樣品不易形成孔隙。對比經過熱等靜壓處理的樣品，發現熱處理可降低孔隙率，而且4mm單元晶格比2mm單元晶格對熱等靜壓熱處理更敏感。

變形機制

剪切帶已被認為是結晶金屬適應塑性的局部變形機制之一。位錯的集體運動或機械孿生經常導致顯微剪切帶發生。剪切帶也可以在結構層面表現出來。據報道，結構剪切帶出現在金屬泡沫和晶格結構中。晶格結構中結構剪切帶的出現是通常與負載下降同時發生，從而導致能量吸收能力的損失。更好地了解觸發結構剪切帶形成的潛在微觀和宏觀機制，可能會獲得控制它們的必要知識。

3D打印GRCop-84銅合金晶格結構的變形和坍塌機制取決于熱處理和晶格的晶胞尺寸。在GRCop-84銅合金晶格結構的壓縮測試中觀察到兩種主要的變形機制。第一種機制是剪切帶形成，導致結構中的晶胞以45度角塌陷；第二種機制是逐層塌陷直至致密化。在未接受熱等靜壓的4mm晶胞樣品中，剪切帶形成導致的失效成為主要變形機制。

準靜態和動態壓縮測試結果表明，變形趨勢與相對密度無關。無論拓撲結構和晶胞大小如何，打印態樣品在屈服后突然負載下降與結構剪切帶形成或局部不穩定導致層突然坍塌一致。具有4mm晶胞的GRCop-84結構在經熱等靜壓后可以在屈服開始時去除剪切帶。由2mm晶胞制成的熱等靜壓態結構增加了流動應力，并消除了準靜態測試期間的突然負載下降。在動態加載過程中，熱等靜壓帶來的微觀結構變化并未顯著改善相同拓撲結構樣品之間的流動應力。

熱等靜壓過程所帶來的孔隙率降低是將主要坍塌機制從剪切帶變為逐層坍塌的主要因素。準靜態和動態測試結果表明熱等靜壓能夠改變晶格結構的機械響應，其通過降低孔隙率和釋放樣品內的殘余應力來改變微觀結構。由于殘余應力的存在，打印態樣品表現出更高的屈服點，在10%應變下強度急劇下降，一直持續到晶格結構完全致密化。

END

具有晶格結構的GRCop-84可制造具有更高換熱效率的器件，這是由于GRCop-84的高導熱性和表面積增加所致，晶格結構的可控固有空間和表面積使它們非常適合熱交換器等熱應用。除此之外，在如今結構、功能一體化設計的趨勢下，研究高功能下的結構性能是不可忽視的重要組成部分。總的來說，這項研究首次看到了采用3D打印制造的GRCop銅合金晶格結構。

中商情報網訊：隨著我國市場經濟體制建設的不斷完善，我國粉末冶金行業的市場化程度逐步提高，行業管理主要體現在政府部門的宏觀管理和行業協會的自律管理兩個層面。粉末冶金零部件行業主要涉及的法律法規有《中華人民共和國安全生產法》、《中華人民共和國環境保護法》、《中華人民共和國產品質量法》、《中華人民共和國標準化法》、《中華人民共和國合同法》、《中華人民共和國計量法》、《中華人民共和國標準化法》等。

在行業發展過程中，國務院、國家發改委、工信部、科技部等政府部門制定了大量推進與規范行業發展的相關法律法規及行業政策，如下表所示：

2017年工信部、國家發改委、科技部頒發《汽車產業中長期發展規劃》，提出引導汽車行業加強與原材料等相關行業合作，協同開展“半固態及粉末冶金成型零件產業化及批量應用研究”。


更多資料請參考中商產業研究院發布的《2020-2025年中國粉末冶金零部件行業市場前景及投資機會研究報告》,同時中商產業研究院還提供產業大數據、產業規劃策劃、產業園策劃規劃、產業招商引資等解決方案。

摘要：

隨著3D打印金屬的需求越來越多，魔猴網感覺急需普及金屬3D打印如何設計——大眾對于金屬3D打印還存在著這樣或者那樣的誤解，在介紹金屬3D打印粉末設計規則前，還有個問題需要和大家明確下，在談金屬3D打印生產的時候，不是替代生產已有部件，這是大眾最常見的誤解之一，生產已有的部件，可以說絕大多數情況金屬3D打印不占優勢；不管是機加工，鑄造，鈑金和焊接，傳統的工藝都非常成熟，可以由傳統工藝乘除的


隨著3D打印金屬的需求越來越多，魔猴網感覺急需普及金屬3D打印如何設計——大眾對于金屬3D打印還存在著這樣或者那樣的誤解，在介紹金屬3D打印粉末設計規則前，還有個問題需要和大家明確下，在談金屬3D打印生產的時候，不是替代生產已有部件，這是大眾最常見的誤解之一，生產已有的部件，可以說絕大多數情況金屬3D打印不占優勢；不管是機加工，鑄造，鈑金和焊接，傳統的工藝都非常成熟，可以由傳統工藝乘除的傳統部件，無論成本還是效率，金屬3D打印不占優勢

金屬3D打印粉末就是通過金屬3D打印設計來達到綜合成本降低的目的。通過金屬3D打印要達到四大目的：減少零件的個數； 減輕重量；減少裝配；制作高復雜零件，通過這“三減一高”來達到降低綜合成本的目的；

金屬3D打印的具體要求：

1、最小細節特征

最小細節特征不小于0.15mm,也就是說小于0.15mm的特征、細節，有可能會被忽略，表現不出來。比方說一個0.1的卡槽，盡管最小光斑可以小于0.15mm，由于細節是有特征的，特征有可能被忽略；

2、最小壁厚

最小壁厚可以達到0.2mm,但建議不要小于0.5mm, 最小壁厚還跟物品的結構，還跟物品的高度和壁厚的比值有關，一般來講這個比值不要超過40，超過40就有可能發生走形的情況；

3、表面光潔度

表面的粗糙程度，光滑程度和三個因素有關：

A、打印材料；

B、建造參數；

C、零件擺放方向；

在不同的打印情況下，表面粗糙度的情況，設備，形狀，擺放等等，都對表面有影響，總體來說垂直比傾斜表面好，傾斜上表面好于下表面。

4、橋接結構

橋接結構所允許的距離大約是2mm，還是比較小的。

8、其他設計技巧

金屬3D打印非常適合打印網格狀的結構，這些網格狀的結構，很適合做內支撐，既能減重，強度還能保留；

要考慮打印完畢后支撐的去取和粉末的去除，要留出支撐和粉末去除的入口，不能打完了支撐被永久封到了內部。



總結來說，金屬3D打印開啟了全新的設計選項，解放了設計的自由度，讓更多的設計可能變為了現實。但是，金屬3D打印粉末不會取代傳統的制造方式，各有所長，互為補充。了解金屬3D打印的規范，才能最大程度得到金屬3D打印的好處

摘要：

非常規能源勘探開發技術中,迫切需要提高PDC鉆頭的防泥包性能和耐磨性能。超音速火焰噴涂技術制備的CoCr粉末金屬陶瓷涂層具備優異的耐磨、耐蝕性能和良好的結合強度,適于對PDC鉆頭鋼體進行強化,但需要提高其表面的疏水性能從而改善泥包問題。本研究利用超音速火焰噴涂制備了厚度為200μm的CoCr金屬陶瓷涂層,采用砂紙研磨來改變表面粗糙度以及激光表面織構的方法對涂層表面進行改性,用掃描電子顯微


非常規能源勘探開發技術中,迫切需要提高PDC鉆頭的防泥包性能和耐磨性能。超音速火焰噴涂技術制備的CoCr粉末金屬陶瓷涂層具備優異的耐磨、耐蝕性能和良好的結合強度,適于對PDC鉆頭鋼體進行強化,但需要提高其表面的疏水性能從而改善泥包問題。本研究利用超音速火焰噴涂制備了厚度為200μm的CoCr金屬陶瓷涂層,采用砂紙研磨來改變表面粗糙度以及激光表面織構的方法對涂層表面進行改性,用掃描電子顯微鏡表征原始涂層的橫截面形貌,白光形貌儀表征織構化涂層的三維形貌。通過接觸角測試和摩擦實驗測試其疏水性及摩擦學性能。

主要研究成果包括:

(1)增大表面粗糙度可提高表面的疏水性。接觸角CA與粗糙度Sa呈現正比關系,涂層表面發生了從親水性到疏水性的轉變。泥漿潤滑摩擦實驗結果表明,表面粗糙度的增大會導致摩擦系數增大,磨損體積略有減小,但總體差別不明顯。在摩擦過程中主要發生粘著磨損,同時伴隨著氧化。

(2)經過激光織構處理的表面疏水性能均明顯提高,間距100μm的網格織構接觸角最大,在干摩擦下的具有明顯的減摩作用。織構覆蓋率R隨著織構間距的減小而增加,CA值隨織構覆蓋率增加而增大。CA值的增加是由于表面形貌和化學組分變化的共同作用所致。干摩擦下每種織構的摩擦系數隨著間距增加而增加,相同間距的網格,溝槽和凹坑的摩擦系數依次增加。在泥漿潤滑條件下,三種織構的摩擦系數均高于原始表面。干摩擦下的磨損機理主要是粘著磨損和氧化磨損。在泥漿潤滑下,織構表面主要發生三體磨損。

(3)氟硅烷修飾過的CoCr粉末金屬陶瓷涂層表面均表現出了良好的疏水性及減摩性能。接觸角隨著織構覆蓋率的增大而增大,并且改性后的接觸角全都表現出疏水性,間距40μm,寬度100μm的織構與去離子水和鉆井液的接觸角最大,分別達到138.22°和125.5°。去離子水與改性織構表面的接觸角結果與Cassie模型的理論值θc非常接近。泥漿潤滑摩擦實驗結果表明,在織構寬度或間距相同時,織構覆蓋率越大,摩擦系數越小,且織構表面的摩擦系數基本小于拋光涂層表面。但是織構覆蓋率增大,磨損體積也相應增加。

摘要： 合金粉末粉很多種，有鎳基，鈷基，鐵基，碳化鎢等等，還有國產的合金粉末與進口的合金粉末，價格也不一樣。國內有很多家生產合金粉末的廠，采用的生產工藝主要有氣霧化和燒結破碎等等。今天我們說一說鈷基球形粉末這一材料。

氣霧化生產出來的鈷基球形粉末有充分的應力釋放時間，一般噴涂效率比較好，涂層質量也比較高。如果對涂層要求比較高，要盡量的減低廢品率等等，建議使用進口的合金粉末，從原料，生產工藝

  合金粉末粉很多種，有鎳基，鈷基，鐵基，碳化鎢等等，還有國產的合金粉末與進口的合金粉末，價格也不一樣。國內有很多家生產合金粉末的廠，采用的生產工藝主要有氣霧化和燒結破碎等等。今天我們說一說鈷基球形粉末這一材料。

  氣霧化生產出來的鈷基球形粉末有充分的應力釋放時間，一般噴涂效率比較好，涂層質量也比較高。如果對涂層要求比較高，要盡量的減低廢品率等等，建議使用進口的合金粉末，從原料，生產工藝及包裝工藝都比較嚴格，產品質量有更好的保障。

當然，在選擇合金粉末的時候，要根據自己或客戶的生產需要，設備約束，成本要求等等確定需要的合金粉末。

 江蘇金物新材料有限公司是一家以鈦合金、高溫合金、及高熵合金等金屬球形粉末的制備、粉末冶金產品制造、以及3D打印、注射成型等金屬制品的生產和加工為主的高新技術企業。公司在中國城建集團、泰州市城投集團、北京科技大學和江蘇中泰科技園的支持下，創新發展，以期建成國內最大的球形鈦合金、鈷基球形粉末、高溫高熵合金粉末生產基地。 

公司擁有以教授、研究員、博士為主的技術研發團隊（其中教授五人，研究員級高工二人，博士八人，研究生二十余人），團隊致力于粉末冶金相關技術及產品的研究開發與技術創新。

摘要：
2019年9月27日，江蘇金物新材料有限公司總經理王海英博士一行來到深圳市尋材問料網絡科技有限公司深圳總部，并對創新材料館進行參觀考察。

尋材問料市場總監湛海波熱情接待王海英博士一行，并通過會議交流的方式，就彼此在新材料領域的創新探索及未來合作等進行了深入交流與探討。
王海英博士一行首先參觀了創新材料館。在參觀的過程中，王海英博士細致地詢問了創新材料館目前展出的創新材料產品種類、應用及創新材料館運營模式和未來規劃情況。

尋材問料是國內材料解決方案一站式服務平臺，致力于促進新材料產學研用的有效融合，打造材料界和制造業的“互聯網+新材料”連接平臺，打造創新創業的“雙創”服務平臺，旨在為制造業提高效率、降低成本、促進創新、優化資源。創新材料館通過線上材料電子圖書館與線下實體創新材料館相結合，匯集全球知名企業的創新材料，目前可以提供多種行業的材料選擇及解決方案咨詢服務；同時定期開展設計師開放活動和沙龍，從而為材料企業和用戶提供交流的平臺。

據了解，江蘇金物新材料有限公司成立于2018年，坐落于江蘇省泰州市，由中城建十三局投資，以北京科技大學自主研發的具有“國內首創、國際先進”榮譽的聯合氣霧化（IPCA）專利技術為支撐，以期建成國內最大的球形鈦合金粉生產線。

公司在短短的時間內，經過公司全體員工的不懈努力，已建成六條球形鈦合金粉生產線，年產球形鈦合金粉100噸。并且，生產出的鈦粉球形度好、空心球和衛星球極少、性能與進口粉末相當，產品質量達到國際先進水平，該產品廣泛應用于增材制造、注射成形、熱等靜壓等領域。

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