мощность молибденового сплава для аддитивного производства металлов

Обзор мощность молибденового сплава

Порошок молибденового сплава является важным материалом для промышленных приложений 3D-печати металлами, таких как инструментальная, аэрокосмическая, нефтегазовая и оптика.

Ключевые характеристики порошка молибденового сплава:

Атрибут	Описание
Высокотемпературная прочность	Сохраняет прочность до 1300°C.
Теплопроводность	На уровне стали, в 2-3 раза выше, чем у титана.
Коррозионная стойкость	Отличная устойчивость к кислотам и хлоридам
Обычные сплавы	Mo-Ti, Mo-TiB2, Mo-La2O3, Mo-ZrO2
Приложения	Инструменты, аэрокосмическая, оптика, ядерная промышленность

Высокая температура плавления, прочность и термические свойства молибдена делают его высоко ценимым для печатных деталей, работающих при экстремальных температурах. Он предлагает новые возможности дизайна по сравнению с традиционной обработкой молибдена.

Применение мощность молибденового сплава

Уникальные свойства молибденовых сплавов делают их пригодными для:

Промышленность	Приложения
Инструментальная оснастка	Пластиковые литьевые формы, экструзионные матрицы, формовочные инструменты
Аэрокосмическая промышленность	Передние кромки, тяговые сопла, детали двигателя
Оптика	Зеркала, прецизионная оптика, подложки
Ядерный	Компоненты плазменной облицовки, тепловые экраны
Нефть и газ	Скважинный инструмент, клапаны, устьевые детали

3D-печать позволяет создавать сложные компоненты на основе молибдена с конформными каналами охлаждения и легкими решетками, которые невозможно выполнить обычными методами.

Некоторые конкретные области применения сплавов молибдена включают:

• Пресс-формы для литья под давлением с конформным охлаждением для сокращения времени цикла
• Передние кромки гиперзвуковых аппаратов выдерживают сильный нагрев
• Зеркальные подложки, устойчивые к тепловым искажениям
• Сопла аэрокосмического двигателя со встроенными каналами охлаждения
• Компоненты скважинного бурения, которым необходима прочность и устойчивость к коррозии

Молибденовые сплавы позволяют изготавливать более легкие и высокопроизводительные металлические детали в различных отраслях.

Популярная сила молибденового сплава для Metal AM

Распространенные молибденовые сплавы, используемые для 3D-печати металлическим порошковым сплавом, включают:

Сплав	Характеристики	Приложения
Мо-Ти	Высокая прочность, использование при температуре 1200°C.	Аэрокосмическая, ядерная
Мо-La2O3	Отличное сопротивление ползучести	Аэрокосмическая промышленность, оптика
Мо-ZrO2	Вязкость разрушения, пластичность	Промышленное, инструментальное
Мо-TiB2	Твердость, износостойкость	Оснастка, оптика
Более	Высокотемпературная прочность	Ядерная, аэрокосмическая

Высокая температура плавления молибдена позволяет использовать широкий спектр легирующих добавок для настройки таких свойств, как твердость, прочность, пластичность и коррозионная стойкость по мере необходимости.

Характеристики мощности молибденового сплава

Порошок молибденового сплава для металла АМ имеет следующие характеристики:

Параметр	Подробности
Форма частиц	Сферическая, разрешены некоторые спутники
Размер частиц	15–45 микрон типично
Распределение по размерам	D10, D50, D90 в узких диапазонах
Текучесть	Отличная текучесть, не агломерируется
Кажущаяся плотность	Более 4 г/см3
Чистота	Высокая чистота, предпочтительно низкое содержание кислорода

Газовое распыление обычно используется для производства сферического порошка молибденового сплава, идеального для печати методом наплавления в порошковом слое.

Контроль состава и минимизация примесей, таких как кислород, имеют решающее значение для достижения целевых свойств материала в печатных деталях.

Требования к металлическому 3D-принтеру

Для печати деталей из молибденового сплава требуются надежные промышленные принтеры по металлу, обладающие:

Система	Типовая спецификация
Мощность лазера	300-500 Вт
Объем сборки	минимум 250 х 250 х 300 мм
Инертный газ	Аргон предпочтительнее азота
Прецизионная оптика	Минимальный размер пятна 50 микрон
Обработка порошка	Замкнутая система металлического порошка
Оперативное программное обеспечение	Облегчает производство, а не прототипирование

Высокая температура плавления молибденовых сплавов требует достаточной плотности мощности лазера и газовой защиты. Автоматизированные системы обработки порошка повышают производительность и возможность переработки порошка.

Параметры процесса 3D-печати металлом

Типичные параметры процесса лазерной сварки молибденовых сплавов:

Параметр	Диапазон
Мощность лазера	250-500 W
Скорость сканирования	400-1200 мм/с
Расстояние между люками	80-180 мкм
Толщина слоя	20-100 мкм
Диаметр луча	50-100 мкм
Защитный газ	Аргон, смеси водорода 0-51ТП3Т

Меньшая пористость и более высокая плотность достигаются за счет более высокой плотности мощности лазера и меньшего расстояния между штрихами.

Оптимизация процесса необходима для того, чтобы сбалансировать плотность с остаточными напряжениями и склонностью к растрескиванию для каждого молибденового сплава.

Рекомендации по проектированию 3D-печати металлом

Ключевые принципы проектирования деталей из молибденовых сплавов:

Аспекты проектирования	Руководство
Толщина стенки	Минимальная толщина 1-2 мм
свесы	Минимум 45-60° без опор
Обработка поверхности	Напечатанный вариант черновой, при необходимости постобработка.
Остаточный стресс	Тщательные стратегии сканирования и отжига
Поддерживает	Тщательная конструкция, позволяющая свести к минимуму использование опор.

Высокая жесткость молибденовых сплавов делает управление остаточными напряжениями критически важным. Программное обеспечение для моделирования необходимо для оптимизации шаблонов сканирования и опорных структур.

Механические свойства печатных изделий мощность молибденового сплава

Типичные механические свойства печатных молибденовых сплавов:

Сплав	Плотность (г/см3)	Прочность (МПа)	Твердость (HV)
Мо-Ти	9.9	700-900	350-450
Мо-La2O3	10.1	850-1050	400-500
Мо-ZrO2	9.8	600-800	300-400
Мо-TiB2	9.5	650-850	400-600
Более	10.5	900-1100	350-450

Диапазон свойств зависит от состава, параметров процесса и термической обработки. Молибденовые сплавы обладают исключительными характеристиками при высоких температурах.

Опорные конструкции для печати из молибденового сплава

Опорные конструкции часто необходимы при печати деталей из молибденовых сплавов:

• Вылеты более 45° обычно требуют опор.
• Можно использовать плотные опорные блоки или редкие опорные решетки.
• Для минимизации дефектов поверхности рекомендуется использовать опоры с малой площадью контакта.
• Тщательная ориентация сводит к минимуму потребность в опорах
• Доступны растворимый ПВА или съемные пластиковые подставки.

Сведение к минимуму использования поддержек снижает дефекты поверхности и время последующей обработки. Высокая жесткость молибдена приводит к более легкому отсоединению опорных конструкций.

Распространенные дефекты печатной продукции из молибденового сплава

Возможные дефекты при печати молибденовыми сплавами:

Дефект	Причина	Профилактика
Пористость	Низкая плотность порошка, непровар	Оптимизировать параметры процесса
Раскрытие	Остаточные напряжения	Изменение геометрии, сканирование, опоры
Искривление	Термические напряжения	Предварительный нагрев субстрата, снятие стресса
Шероховатость поверхности	Нерасплавленные частицы, комкование	Отрегулируйте мощность, скорость, фокус
Анизотропия	Направленная микроструктура	Оптимизировать ориентацию сборки

Дефекты можно свести к минимуму за счет тщательного выбора параметров, распределения порошка, стратегии сканирования и оптимальной ориентации деталей на рабочей пластине.

Методы постобработки

Типичные этапы постобработки печатных деталей из молибденового сплава:

Метод	Назначение
Удаление опоры	Удаление опорных конструкций из детали
Обработка поверхности	Улучшение качества поверхности
Горячее изостатическое прессование	Удаление внутренних пустот, улучшение плотности
Термическая обработка	Снятие остаточных напряжений
Присоединение	Сварка нескольких печатных компонентов

Напечатанная микроструктура и механические свойства молибденовых сплавов также могут быть изменены путем термообработки. Это улучшает такие свойства, как пластичность и вязкость разрушения.

Квалификационное тестирование

Для квалификации напечатанных молибденовых компонентов необходимо тщательное тестирование:

Метод испытания	Типичные требования
Анализ плотности	> 991ТП3Т из кованого материала
Испытание на растяжение	Соответствовать минимальным требованиям по прочности и пластичности.
Микроструктура	Однородная, бездефектная зернистая структура
Проверка твердости	По требованию приложения
Испытание на удар	Минимальная энергия удара при переломах

Неразрушающая оценка, такая как компьютерная томография, помогает выявить любые имеющиеся внутренние пустоты или дефекты.

Выбор мощность молибденового сплава Поставщик

Ключевые факторы при выборе поставщика энергии из молибденового сплава:

Фактор	Критерии
Системы качества	Сертификат ISO 9001 или AS9100
Характеристика порошка	Предоставляет данные о распределении частиц по размерам и морфологии.
Контроль над процессом	Жесткий контроль процесса распыления газа
Специализация	Фокус на газораспыленных сплавах, специально разработанных для AM
Техническая поддержка	Инженеры по применению для помощи в разработке продукта
Отзывы клиентов	Тематические исследования по приложениям AM

Выбор поставщика порошка, специально оптимизированного для AM, обеспечит наилучшие результаты печати.

Анализ затрат на печатные детали из молибденового сплава

Факторы стоимости печатных деталей из молибденового сплава:

• Высокая стоимость молибденового порошка – 1ТП4Т350-700/кг.
• Производительность принтера влияет на стоимость детали
• Коэффициент использования материала 30-501ТП3Т
• Трудозатраты на постобработку
• Дополнительные затраты на ГИП, механическую обработку, термообработку

Факторы модели стоимости:

• Инвестиции в покупку принтера – $500 000+
• Низко-средние скорости сборки – 5-15 см3/час.
• Умеренно-высокий материал

Экономические преимущества по сравнению с традиционной обработкой

Преимущества печати молибденовыми сплавами по сравнению с традиционными методами:

	Аддитивное производство	Традиционная обработка
Время выполнения	Дни	Недели
Свобода проектирования	Сложная геометрия, решетки	Ограничения дизайна
Персонализация	Легко адаптируемый дизайн	Сложные изменения процесса
Укрепление	Интегрированные печатные сборки	Несколько этапов производства
Материальные отходы	Близкая к чистой форме, низкий уровень отходов	Высокий съем материала

Для малых и средних объемов АМ более экономически эффективен. Традиционные методы имеют преимущества при больших объемах.

Преимущества 3D-печати металлом в плане устойчивого развития

Преимущества экологичности печати молибденовыми сплавами:

• Сокращение отходов материала за счет использования только необходимого порошка
• Обеспечьте облегчение и оптимизацию конструкции за счет оптимизации топологии.
• Локализованное производство снижает выбросы от транспорта
• Переработка порошка еще больше повышает экологичность
• Производство по требованию позволяет избежать перепроизводства
• Консолидированные детали уменьшают последующую обработку

Эта технология способствует более устойчивым подходам к инженерному проектированию и производству.

Области применения, использующие преимущества молибденовых сплавов

Ключевые области применения, в которых выигрывает эффективность молибденового сплава:

Приложение	Преимущества
Пресс-формы	Высокотемпературная прочность, конформное охлаждение
Аэрокосмические двигатели	Выдерживает температуру выхлопных газов 2300°C.
Передние кромки самолета	Возможность высоких температур во время гиперзвукового полета
Термоядерные реакторы	Выдерживает экстремальное нейтронное излучение
Оптические зеркала	Устойчивость к тепловым искажениям

3D-печать позволяет создавать изделия сложной геометрии, недоступные для деталей из кованого молибдена.

Тенденции и разработки в области энергетики молибденовых сплавов

Новые тенденции в области порошков молибденовых сплавов:

• Новые составы сплавов, адаптированные к свойствам АМ
• Производство больших партий для экономии за счет масштаба
• Более строгий контроль характеристик и качества порошка
• Улучшенная перерабатываемость порошков
• Снижение затрат за счет увеличения объемов производства
• Более широкий диапазон доступных гранулометрических составов
• Усиление конкуренции среди поставщиков.
• Больше локализации цепочки поставок за пределами Китая

Порошки становятся более оптимизированными и экономичными по мере расширения рынка AM.

Сводная информация о мощности молибденового сплава для Metal AM

• Необходим для высокотемпературных, устойчивых к коррозии печатных деталей.
• Требуются принтеры с высокой плотностью мощности и инертной атмосферой.
• Для минимизации дефектов необходим тщательный контроль процесса.
• Обеспечивает улучшение производительности по сравнению с обычным молибденом.
• Применение в инструментальной, аэрокосмической, энергетической, оптической отраслях.
• Высокие материальные затраты, но более низкие общие затраты на детали
• Появляются улучшенные порошки и доступность цепочки поставок

Молибденовые сплавы позволят получить более легкие и высокопроизводительные металлические компоненты, изготовленные аддитивным способом, для требовательных промышленных применений.

ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ

Вопрос	Отвечать
Какой размер частиц рекомендуется для молибденовых сплавов?	Обычно 15–45 микрон, зависит от сплава и применения.
Какие принтеры могут обрабатывать молибденовые сплавы?	Системы высокой мощности от EOS, Concept Laser, Trumpf, GE Additive.
Какую отделку можно получить на печатных поверхностях?	Напечатанная шероховатость составляет 10-15 мкм Ra. Механическая обработка может достигать менее 1 мкм.
Какая постобработка обычно требуется?	Удаление опор, снятие напряжений, горячее изостатическое прессование, механическая обработка.
Насколько пригодны для вторичной переработки порошки?	Порошки обычно можно использовать повторно 5–10 раз перед обновлением.

узнать больше о процессах 3D-печати