3d打印钛合金(机加工和3D打印的高性能金属)

如果一个零件需要兼顾重量和强度,那么往往会考虑铝和钛。目前这两种金属已经被用于很多行业。

铝和钛都很轻,但原因不同。铝的比重低 (2.7 g/cm3),大概只有钢重量的三分之一。钛则是强度比较高,只需少量的钛就能达到相应的强度。

3d打印钛合金(机加工和3D打印的高性能金属)(1)


铝与钛

由于这两种材料既坚固又轻巧,因此在决定零件中使用哪种合金时,考虑其他差异化因素非常重要。

强度/重量:在每克都很重要但您仍然需要坚固部件的情况下,钛是第一选择。比如医疗部件、复杂的卫星部件、夹具和固定装置。

成本:铝不论本身的价格还是加工成本(机加工、3D打印等)都很低。钛的价格和加工成本都比较高。但较轻的零件可以节省运输燃料,另一方面,钛制成的零件使用寿命更长。

热性能:需要高导热性的应用,例如散热片,铝更优势。在高温应用中,钛的熔点高,耐热性更好,例如用于航空航天工业的发动机部件。

耐腐蚀性:铝和钛都具有出色的耐腐蚀性。钛由于其耐腐蚀性和缺乏反应性,因此是最具生物相容性的金属,常被用于医疗,比如手术器械、植入物。此外,钛还可以承受盐碱环境,广泛用于航运。

3d打印钛合金(机加工和3D打印的高性能金属)(2)


铝的应用

铝是我们星球上最常见的金属,而且在日常生活中应用非常广泛,比如很多金属表面都会镀一层氧化铝薄层,以防止被腐蚀。

6082是自行车车架、SCUBA水箱、渔线轮、小船和车架的首选。7075 更强大的性能使其成为塑料和工具模具以及飞机框架的理想选择。此外,铝还是良好的热导体,非常适合用来做散热器。

钛的应用

钛也是地球上最常见的金属之一,但它的熔点很高,强度也很高,很难加工成可用的产品。这就导致钛零件的成本很高。

钛的优点之一是其低热膨胀。它的熔点约为 1660 摄氏度,在受热时可以更好地保持其形状。此外,钛不吸收热量,而是反射热量。

因此,当常规金属无法满足性能需求时,往往会考虑使用钛。

铝和钛的加工工艺

CNC铣削和车削加工铝零件和钛零件的成熟工艺。这些过程很快——零件通常在不到一天的时间内制造出来——并且它们的公差为 /-0.1 毫米。但是,CNC加工在几何形状方面有些限制。

此外,CNC加工会产生一定量的废料,对于廉价的铝来说还好。但是价格昂贵的钛来说,就很肉疼了,因此工程师经常选择用铝制造原型,然后改用钛制造零件。

3D打印铝和钛的原因

金属3D打印中,铝和钛也是最常用的两种原料。使用3D打印制造金属零件时,主要出于两个因素,一是,零件结构复杂,其它工艺无法实现这种造型,比如蜂窝和网状结构,而且,一般这种情况下,这些结构往往具备更好的性能。二是,零件需要的数量少,3D打印具有成本效益。

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