3d 打印机铝粉 是航空航天、汽车和一般工业市场中粉末床熔融增材制造的核心金属原料。本指南围绕在激光粉末床三维打印中使用铝粉，介绍了铝的牌号、粉末规格、打印工艺注意事项、烧结方法、机械性能、后处理、适用组件等内容。
三维打印机铝粉 概述
铝的高强度重量比、耐腐蚀性、热特性和机械性能使其成为一种需求广泛的工程材料。将铝锭转化为雾化粉末形式可实现快速成型制造，从而释放出更多的能量：
- 轻量化 - 减少部件质量，节省车辆和飞机燃料
- 部分合并 - 将相互作用的组件组合在一起的印刷多功能组件
- 定制合金 - 根据位置调整化学成分，有选择性地强化印刷区域
- 大规模定制 - 数字化库存和印刷自动化实现了高产品组合
选择合适的铝合金牌号，并调整各自的激光打印工艺参数，既能发挥快速成型制造的优势，又能通过优质粉末原料减少加工缺陷。
3d 打印机铝粉类型和成分
合金系统 - 金属 3D 打印可利用 2000、5000、6000 和 7000 级调整机械特性。
主要合金元素 - 镁、硅、锌、铜、锰、铬、锆的单独或组合使用可调节性能。
专用变体 - 通过少量添加钪、铈、银、锂等添加剂，可满足体育用品等特殊应用的强度、延展性和耐腐蚀性要求，而传统的铸锭和下游成型工艺很难实现这些要求。
合金成分示例
| 合金 | 镁 | Si | 铜 | 锰 | Cr | 锌 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 2024 | 1.2-1.8% | 0.50% | 3.8-4.9% | 0.3-0.9% | 0.10% | – |
| 7075 | 2.1-2.9% | 0.40% | 1.2-2.0% | 0.30% | 0.18-0.28% | 5.1-6.1% |
表 1.例如，铝锻造合金经常适应精细粉末原料 AM 的使用，利用镁、硅、铜、锰、铬和锌的组合来操纵所产生的机械性能。
铝粉生产方法和特点
雾化 - 惰性气体雾化将熔融铝流吹制成球形粉末，其粒度分布可控，基本无污染，适合粉末床使用。
| 方法 | 说明 | 颗粒大小 | 形态学 | 纯净 | 氧气含量 | 价格 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 气体雾化 | 30 微米至 150 微米的分布实现了高粉末床堆积和烧结 | 高度球形 | 高达 99.97% Al | <300 ppm | $$$$ |
表 2.围绕铝打印粉采购的生产方法特点驱动采用考虑因素
控制颗粒形状和化学成分的批次间一致性可提高最终零件的可靠性--这些特性的价值超过了最初较高的粉末成本，但相对于无需大量表面处理而减少的后处理时间/成本而言，这些特性的价值会逐渐降低。
铝印刷粉规范标准
| 标准 | 说明 |
|---|---|
| ASTM F3301 | AM 铝粉牌号的化学成分和筛切粒度分布 |
| ASTM B633 | 适用于粉末的锻造结构铝合金标准 |
| ISO/ASTM 52904 | 量化粉末流动率、密度和机械性能的测试方法 |
表 3.领先的规格确保了过筛铝打印粉末的质量，满足了高于传统铝锭材料认证的独特添加剂需求
审查认证范围可确保标准适当涵盖买方规定的成分窗口、可接受的粉末特性（如大厅流速）以及与雾化能力和后续生产工艺要求相匹配的化学纯度水平。
铝粉 3D 打印工艺注意事项
激光粉末床融合 - 选择性激光熔铝使用 400W-1kW 的扫描 CO2 或光纤激光器，局部熔化 30-100μm 厚的层。
| 参数 | 典型范围 |
|---|---|
| 激光功率 | 100-400 瓦 |
| 扫描速度 | 300-10,000 毫米/秒 |
| 光束尺寸 | 直径 50-300 μm |
表 4.调整 SLM 机器的能量输入参数可平衡密集熔化与过量加热造成的高残余应力和开裂。
减少构建缺陷 - 要减少气孔、开裂和变形等缺陷，需要优化激光参数、粉末质量、构建几何形状、热管理和后处理。
利用合金差异 - 通过调整硅、镁和铜的组合，可以控制熔化行为、热特性和凝固微结构，从而提高性能。
铝制粉末印刷机械性能
作为印刷属性 ＆＃8211; 随着快速固化动力学的浓缩，在没有下游机械工作硬化处理中，铸造合金的快速固化动力学将达到30-60％的铸造合金强度。
后期处理 ＆＃8211; 随着高周期疲劳和延展性方法，热处理，热等静止压力和冷工作的机械性能从60％到95％的铸造等效物提升。
| 合金 | 拉伸强度 | 屈服强度 | 伸长（％） |
|---|---|---|---|
| 如印刷2024 | 45 ksi | 21 KSI | 8 % |
| 如印刷7075 | 47 KSI | 32 ksi | 11% |
| 臀部7075 | 73 KSI | 65 KSI | 10% |
表5。 比较相对于铸造合金基准靶标的典型的ASPRED与后处理的铝机械性能。
完整的特性实现依赖于固有过程引起的孔隙和缺陷减少以及量身定制的后加工后处理的报仇残留应力积累，这些应力积累来自无铝材料激光粉末床添加剂固有的无受熔体池凝结物的固体。
铝印刷零件的后处理方法
缓解压力 ＆＃8211; 低温退火可以最大程度地减少避免失真的残留应力而不显着使强化相结合
HIP ＆＃8211; 使用高压氩气在升高温度下的热等静力压力崩溃，内部空隙提高了抗疲劳性。
冷工作 ＆＃8211; 抛光，射击或其他机械表面处理安装压缩应力延迟裂纹形成，对于疲劳的负载组件特别重要。
加工 ＆＃8211; CNC铣削或转弯保持尺寸的精度，并控制表面粗糙度在最终的机械或热处理之前直接从添加剂制造中实现。
涂料 ＆＃8211; HVOF或ARC热喷雾剂，尽管高硬度扩散涂层（如彩色或铝制）改善了任何锻造产品形式无与伦比的耐磨性/腐蚀性。
质量测试 ＆＃8211; X射线断层扫描，CT扫描和图像分析量化了体积缺陷分布，以确保产品可靠性和性能要求。
综合熔体策略以及量身定制的二级处理的组合实现了完全致密的铝印刷零件，只有通过传统的Ingot转换减法技术才有可能与机械性能抗衡。
可打印的铝制组件应用程序
航空航天
- 机身配件和肋骨＆＃8211; 购买比率的改进接近100％减少材料废物
- 涡轮机械翼型和闪闪发光
- 保形低温燃油箱
汽车
- 质量减少底盘和悬架链接
- 合并的汽车住房组件
工业
- 定制的夹具，固定装置，握手和最终效应器
- 低容量的工具，例如塑料注射模具和冲压模具
- 共形冷却流动路径工具提高生产力
应用 平衡量身定制和可定制的合金，复杂的几何形状，独特制造的复杂几何形状，轻巧的轮廓和后加工性能，可以通过铝粉中的Powell Bed Fusion加工来唯一实现。
提供铝印刷粉末的供应商
| 供应商 | 说明 |
|---|---|
| AP&C | 专门从事气体原子铝和钛印刷粉末 |
| 木匠添加剂 | 广泛的不锈钢和超合金印刷材料 |
| 山特维克鹗 | Nitinol，Cobalt，铝印刷粉末的领先供应商 |
表6。 提供库存铝印刷粉末能力的著名供应商利用内部雾化或采购外部磨坊
评估所需合金品种和承诺的供应商容量的广度，以确保批处理一致性确保确保多年开发的信心，而不会冒险在更换粉末更换粉末更换的更长的印刷活动期间，任何中间零件都不会冒险。
铝制粉末定价注意事项
| 参数 | 价格影响 |
|---|---|
| 分销大小 | 更紧密的分配应力产生驾驶成本 |
| 质量标准 | 需要严格缺陷筛查测试的航空航天等级 |
| 订单量 | Smallbatch原型项目带有保费 |
| 客户规格 | 任何独特的油/水分目标，包装都会影响定价 |
| 合金添加 | 较高的纯度元素混合物沿费用通过 |
表7。 供应渠道因素影响铝粉的价格高达5-10x基本铝商品斑点定价
大型印刷项目提前12-18个月的预测量需求提供了最大程度地减少批处理和合格测试费用的最大杠杆作用。
常见问题
问：铝粉重复使用保留特性吗？
答：是的，只有适度的氧气和水分拾音器需要监测，在重复使用混合物变得有害之前，粉末可以很好地重新处理。
问：是什么导致铝印刷零件中的孔隙率问题？
答：被困的气孔源于粉末存储不良，处理或在熔体结合期间缺乏排气性的孔中的缺陷降解强度。
问：热处理对铝印刷成分有益吗？
答：是的，设计正确的热处理可再现脾气增强的延展性，并最大程度地提高了受控印刷固化途径独有的救护车机械性能。
问：哪种铝合金最适合激光粉末床融合添加剂？
答：Scalmalloy粉末＆＃8211; 由APWORKS; 一旦完成后处理，就可以提供强度和耐温度的无与伦比的组合。