5月10日，3D打印技術(shù)參考注意到，由HRL實(shí)驗(yàn)室專(zhuān)為增材制造開(kāi)發(fā)的7A77鋁合金粉末已被正式授權(quán)用于生產(chǎn)一級(jí)方程式賽車(chē)零部件。

HRL材料科學(xué)家Darby LaPlant表示，這證明了7A77可以用于要求極其苛刻的應(yīng)用。2019年10月， HRL開(kāi)發(fā)的3D打印用高強(qiáng)7A77.60L鋁合金正式投放市場(chǎng)。該材料在高強(qiáng)度和低成本的鍛造Al-7075合金基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)，因使用鋯基納米顆粒作為成核劑，避免了7075和6061鋁合金在采用激光進(jìn)行打印時(shí)出現(xiàn)的易開(kāi)裂問(wèn)題，可實(shí)現(xiàn)細(xì)晶粒微觀結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度超過(guò)600Mpa，成為首個(gè)可用于增材制造的鍛造等效高強(qiáng)度鋁合金。

這一突破使鍛造鋁合金的性能、成本和規(guī)模優(yōu)勢(shì)首次具有增材制造的設(shè)計(jì)自由度。而一級(jí)方程式是最高級(jí)別的國(guó)際賽車(chē)，得到了國(guó)際汽車(chē)聯(lián)合會(huì) (FIA) 的認(rèn)可，該機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)審批可用于該賽事的材料。

被國(guó)際汽聯(lián)批準(zhǔn)的部分3D打印金屬材料包括：

? 鋁合金：AlSi10Mg，AlSi7Mg，Al Cl-30AL

??顆粒增強(qiáng)鋁合金：A20X，2024-RAM2、6061-RAM2、7A77

??鋁鎂合金：Scalmalloy

??鈦合金：1級(jí)，2級(jí)，Ti6Al4V，Ti5553，Ti6242。

??鋼合金：316，304，MS1，15-5PH，17-4PH，300M，4140。

??高溫合金：Inconel 625，Inconel 718，鈷鉻合金。

??不含鈹?shù)你~合金。

關(guān)于3D打印高強(qiáng)鋁合金的種類(lèi)，可以查看《當(dāng)前國(guó)內(nèi)外3D打印高強(qiáng)鋁合金種類(lèi)、性能信息匯總》；

關(guān)于鈦合金Ti5553、Ti6242，可以查看《可替代Ti6Al4V | 航空航天結(jié)構(gòu)應(yīng)用和增材制造工藝的極佳候選材料》；

關(guān)于鋁合金3D打印存在的問(wèn)題，可查看《鋁合金在增材制造應(yīng)用過(guò)程中的主要局限性和缺陷類(lèi)型》。

其他材料問(wèn)題，查看延伸閱讀。

HRL部門(mén)經(jīng)理Toby Schaedler表示，“一級(jí)方程式賽車(chē)以總是挑戰(zhàn)可能的極限而聞名，而增材制造為他們提供了一種機(jī)制，可以通過(guò)設(shè)計(jì)完全優(yōu)化的結(jié)構(gòu)來(lái)做到這一點(diǎn)。7A77合金的屈服強(qiáng)度為530MPa，是所有3D打印鋁合金中強(qiáng)度最高的”。

HRL高強(qiáng)鋁合金商業(yè)化始于2017年發(fā)表于nature的一篇關(guān)于鋁合金3D打印的研究。受熔鑄工藝啟發(fā)，研究人員通過(guò)將納米顆粒作為成核劑與液體金屬混合來(lái)孕育晶種，從而實(shí)現(xiàn)在溫度梯度較大和凝固速度快的非平衡條件下實(shí)現(xiàn)晶體精細(xì)生長(zhǎng)，進(jìn)而提高了產(chǎn)品的性能。

該材料獲得了航空航天等領(lǐng)域的關(guān)注，此前，利用7A77鋁合金的固有熱導(dǎo)率，HRL及其合作伙伴為航空航天用戶開(kāi)發(fā)了一項(xiàng)經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的機(jī)油冷卻器。在這種設(shè)計(jì)中，合金的高強(qiáng)度滿足了關(guān)鍵的爆破壓力要求，同時(shí)能以與常規(guī)AlSiMg合金相比更薄的壁厚實(shí)現(xiàn)更好的換熱效果。7A77鋁合金的高屈服強(qiáng)度使熱交換器設(shè)計(jì)人員將交換器的壁厚減少了50％，有效提高了傳熱性能。

除7A77外，近期由Constellium公司開(kāi)發(fā)的Aheadd CP1高性能3D打印鋁合金粉末也被獲準(zhǔn)用于生產(chǎn)一級(jí)方程式賽車(chē)，該粉末經(jīng)Velo3D和PWR的認(rèn)證可用于Sapphire系列3D打印機(jī)。Aheadd???CP1是一種鋁-鋯-鐵合金，專(zhuān)為激光粉末床熔融工藝設(shè)計(jì)，熱穩(wěn)定性高達(dá)300攝氏度，具有出色的耐腐蝕性、高度各向同性，打印部件具有出色的表面質(zhì)量和穩(wěn)定的微觀結(jié)構(gòu)。PWR將使用該合金為一級(jí)方程式賽車(chē)制造高效、緊湊和輕便的熱交換器，并為其高性能客戶制造各種其他部件。

HRL實(shí)驗(yàn)室是由波音公司和通用汽車(chē)公司聯(lián)合擁有的研究實(shí)驗(yàn)室，將新材料的高性能、工業(yè)認(rèn)可度和成本優(yōu)勢(shì)與增材制造的自由制造特點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，是該實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)3D打印新材料的關(guān)鍵。

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