概述 钼合金动力
钼合金粉是一种重要的工业金属三维打印应用材料，如工具、航空航天、石油天然气和光学。
钼合金粉的主要特性：
| 属性 | 说明 |
|---|---|
| 高温强度 | 1300°C 时仍能保持强度 |
| 导热性 | 与钢相当，是钛的 2-3 倍 |
| 耐腐蚀性 | 优异的耐酸和耐氯化物性能 |
| 常见合金 | Mo-Ti, Mo-TiB2, Mo-La2O3, Mo-ZrO2 |
| 应用 | 工具、航空航天、光学、核能 |
钼的高熔点、高强度和热性能使其在极端温度下工作的印刷部件中具有很高的价值。与传统的钼加工相比，它提供了新的设计可能性。
应用 钼合金动力
钼合金的独特性能使其适用于各种用途：
| 行业 | 应用 |
|---|---|
| 工具 | 塑料注塑模具、挤出模具、成型工具 |
| 航空航天 | 前缘、推力喷嘴、发动机部件 |
| 光学 | 镜子、精密光学元件、基板 |
| 核电 | 面向等离子体的组件、隔热罩 |
| 石油和天然气 | 井下工具、阀门、井口部件 |
三维打印技术为复杂的钼基部件提供了保形冷却通道和轻质晶格，这是传统方法无法实现的。
利用钼合金的一些具体应用包括
- 采用保形冷却技术的注塑模具可缩短循环时间
- 高超音速飞行器的前缘可承受高强度加热
- 抗热变形的镜面基底
- 集成冷却通道的航空航天推进器喷嘴
- 需要强度和耐腐蚀性的井下钻探部件
钼合金使各行各业的金属零件重量更轻、性能更高。
用于金属 AM 的流行钼合金电源
用于金属粉末床熔融三维打印的常用钼合金包括
| 合金 | 特点 | 应用 |
|---|---|---|
| 钼钛 | 强度高，可在 1200°C 温度下使用 | 航空航天、核能 |
| Mo-La2O3 | 卓越的抗蠕变性 | 航空航天、光学 |
| Mo-ZrO2 | 断裂韧性、延展性 | 工业、工具 |
| Mo-TiB2 | 硬度、耐磨性 | 工具、光学仪器 |
| 莫-雷 | 高温强度 | 核能、航空航天 |
钼的熔点高，可根据需要添加各种合金，以调整硬度、强度、延展性和耐腐蚀性等性能。
钼合金动力特性
用于金属 AM 的钼合金粉末具有以下特点：
| 参数 | 详细信息 |
|---|---|
| 粒子形状 | 球形，允许一些卫星 |
| 颗粒大小 | 典型值为 15-45 微米 |
| 尺寸分布 | D10、D50、D90 在严格范围内 |
| 流动性 | 流动性极佳，不会结块 |
| 表观密度 | 超过 4 克/立方厘米 |
| 纯净 | 首选高纯度、低氧 |
气体雾化通常用于生产球形钼合金粉末，是粉末床熔融印刷的理想选择。
要使印刷部件达到目标材料特性，控制成分和尽量减少氧气等杂质至关重要。
金属 3D 打印机要求
要打印钼合金部件，就需要配备坚固耐用的工业金属打印机：
| 系统 | 典型规格 |
|---|---|
| 激光功率 | 300-500W |
| 建筑体积 | 最小尺寸为 250 x 250 x 300 毫米 |
| 惰性气体 | 氩气优于氮气 |
| 精密光学仪器 | 最小光斑尺寸为 50 微米 |
| 粉末处理 | 闭环金属粉末系统 |
| 运行软件 | 促进生产而非原型设计 |
钼合金的熔点较高，需要足够的激光功率密度和气体保护。自动粉末处理系统提高了生产率和粉末的可回收性。
金属三维打印工艺参数
钼合金的典型激光粉末床熔化工艺参数：
| 参数 | 范围 |
|---|---|
| 激光功率 | 250-500 W |
| 扫描速度 | 400-1200 毫米/秒 |
| 舱口间距 | 80-180 μm |
| 层厚度 | 20-100 μm |
| 光束直径 | 50-100 μm |
| 屏蔽气体 | 氩气、0-5% 氢气混合物 |
更高的激光功率密度和更细的舱口间距可实现更低的孔隙率和更高的密度。
需要对工艺进行优化，以平衡每种钼合金的密度、残余应力和开裂倾向。
金属三维打印设计指南
钼合金部件的主要设计原则：
| 设计方面 | 指导方针 |
|---|---|
| 壁厚 | 最小厚度为 1-2 毫米 |
| 悬挑 | 最小 45-60° 无支撑 |
| 表面处理 | 印制粗糙，如有需要可进行后期处理 |
| 残余应力 | 谨慎的扫描策略和退火 |
| 支持 | 精心设计，尽量减少支架的使用 |
钼合金的高刚度使得残余应力管理变得至关重要。需要使用模拟软件来优化扫描模式和支撑结构。
印刷品的机械特性 钼合金动力
印刷钼合金的典型机械性能：
| 合金 | 密度（克/立方厘米） | 强度（兆帕） | 硬度 (HV) |
|---|---|---|---|
| 钼钛 | 9.9 | 700-900 | 350-450 |
| Mo-La2O3 | 10.1 | 850-1050 | 400-500 |
| Mo-ZrO2 | 9.8 | 600-800 | 300-400 |
| Mo-TiB2 | 9.5 | 650-850 | 400-600 |
| 莫-雷 | 10.5 | 900-1100 | 350-450 |
性能范围取决于成分、工艺参数和热处理。钼合金在高温条件下具有优异的性能。
用于印刷钼合金电力的支撑结构
在印刷钼合金部件时，通常需要支撑结构：
- 大于 45° 的悬挑通常需要支撑物
- 可使用密集支持块或稀疏支持网格
- 建议采用低接触面积支架，以尽量减少表面缺陷
- 仔细定位，尽量减少对辅助设备的需求
- 可提供可溶性 PVA 或可断裂塑料支架
尽量减少支撑结构的使用可减少表面缺陷和后处理时间。钼的高硬度导致支撑结构更容易脱落。
印刷钼合金电源中的常见缺陷
印刷钼合金时可能出现的缺陷：
| 缺陷 | 原因 | 预防 |
|---|---|---|
| 孔隙率 | 粉末密度低，缺乏熔融性 | 优化工艺参数 |
| 裂缝 | 残余应力 | 修改几何形状、扫描、支持 |
| 翘曲 | 热应力 | 预热基底，缓解应力 |
| 表面粗糙度 | 未熔化颗粒、成球 | 调整功率、速度和焦距 |
| 各向异性 | 定向微结构 | 优化构建方向 |
通过仔细选择参数、粉末撒布、扫描策略以及在构建板上优化零件方向，可以最大限度地减少缺陷。
后期处理方法
打印钼合金部件的典型后处理步骤：
| 方法 | 目的 |
|---|---|
| 支持移除 | 拆除部件的支撑结构 |
| 表面处理 | 提高表面光洁度 |
| 热等静压 | 消除内部空隙，提高密度 |
| 热处理 | 消除残余应力 |
| 加入 | 焊接多个印刷组件 |
通过热处理，还可以定制钼合金的显微结构和机械性能。这可提高延展性和断裂韧性等性能。
资格测试
需要进行全面测试，以确定印刷钼部件的质量：
| 测试方法 | 典型要求 |
|---|---|
| 密度分析 | > 99% 的锻造材料 |
| 拉伸试验 | 符合最低强度和延展性规范 |
| 微观结构 | 一致、无缺陷的纹理结构 |
| 硬度测试 | 根据申请要求 |
| 冲击测试 | 骨折的最小冲击能量 |
CT 扫描等非破坏性评估有助于识别任何内部空隙或缺陷。
选择 钼合金动力 供应商
选择钼合金电力供应商的关键因素：
| 系数 | 标准 |
|---|---|
| 质量体系 | 通过 ISO 9001 或 AS9100 认证 |
| 粉末表征 | 提供粒度分布和形态数据 |
| 过程控制 | 严格控制气体雾化过程 |
| 专业化 | 关注为 AM 量身定制的气体雾化合金 |
| 技术支持 | 应用工程师协助产品开发 |
| 客户案例 | AM 应用案例研究 |
选择拥有专门针对 AM 优化的粉末的供应商，将获得最佳的打印效果。
印刷钼合金部件的成本分析
钼合金印刷部件的成本因素：
- 钼粉成本高 - $350-700/公斤
- 打印机的生产率影响每个部件的成本
- 30-50% 的材料利用率
- 后期处理步骤的劳动力
- HIP、机加工、热处理的额外费用
成本模式因素：
- 打印机采购投资 - $500,000+
- 低-中等生成率 - 5-15 cm3/hr
- 中高等材料
与传统加工相比的成本优势
印刷钼合金与传统方法相比的优势：
| 快速成型制造 | 传统加工 | |
|---|---|---|
| 准备时间 | 天数 | 周数 |
| 设计自由 | 复杂几何、网格 | 设计限制 |
| 定制 | 易于调整的设计 | 艰难的流程变革 |
| 合并 | 集成印刷组件 | 多个制造步骤 |
| 材料浪费 | 接近净形，浪费少 | 材料去除率高 |
对于中低产量而言，AM 更具成本效益。传统方法在大批量生产方面具有优势。
金属三维打印的可持续性优势
印刷钼合金的可持续性优势：
- 只使用所需的粉末，减少材料浪费
- 通过拓扑优化实现轻量级优化设计
- 本地化生产减少运输排放
- 粉末回收进一步提高可持续性
- 按需生产避免生产过剩造成浪费
- 合并部件减少下游加工
该技术促进了工程设计和制造的可持续发展。
利用钼合金的应用领域
受益于钼合金动力的主要应用：
| 应用 | 益处 |
|---|---|
| 注塑模具 | 高温强度、保形冷却 |
| 航天推进器 | 可承受 2300°C 的排气温度 |
| 飞机前缘 | 高超音速飞行期间的高温能力 |
| 核聚变反应堆 | 耐受极端中子辐射 |
| 光学镜 | 抗热变形 |
三维打印技术可实现复杂的几何形状，这是锻造钼部件无法实现的。
钼合金发电的趋势与发展
钼合金粉末的新趋势：
- 针对 AM 性能定制的新型合金成分
- 大批量生产，实现规模经济
- 更严格地控制粉末特性和质量
- 提高粉末的可回收性
- 通过提高产量降低成本
- 可用粒度分布范围更广
- 供应商之间的竞争加剧
- 更多中国境外供应链本地化
随着 AM 市场的不断扩大，粉末也变得越来越优化和经济。
用于金属 AM 的钼合金功率汇总
- 对耐高温、耐腐蚀的印刷部件至关重要
- 需要惰性气体环境下的高功率密度打印机
- 需要谨慎的过程控制以尽量减少缺陷
- 与传统钼相比，性能更佳
- 应用领域包括工具、航空航天、能源、光学
- 材料成本高，但部件总成本较低
- 改进的粉末和供应链可用性正在出现
钼合金将为要求苛刻的工业应用领域带来更轻、性能更高的金属快速成型部件。
常见问题
| 问题 | 回答 |
|---|---|
| 钼合金的推荐粒度是多少？ | 一般为 15-45 微米，取决于合金和应用。 |
| 哪些印刷机可以加工钼合金？ | 来自 EOS、Concept Laser、Trumpf 和 GE Additive 的高功率系统。 |
| 印刷表面可以达到什么效果？ | 印刷粗糙度为 10-15 μm Ra。机械加工可达到 1 μm 以下。 |
| 通常需要进行哪些后期处理？ | 去除支撑、消除应力、热等静压、机械加工。 |
| 粉末的可回收性如何？ | 粉末一般可重复使用 5-10 次才会焕然一新。 |