Xejriet ta 'Riċerka u Żvilupp u Problemi ta' Materjali Avvanzati ta 'Liegi tar-Ram
Ram u ligi tar-ram huma klassi ta 'materjali ewlenin b'applikazzjonijiet importanti. Minħabba l-konduttività termali eċċellenti tiegħu, il-konduttività elettrika, id-duttilità, ir-reżistenza għall-korrużjoni u proprjetajiet oħra, ir-ram huwa materjal meħtieġ f'ċerti applikazzjonijiet tal-ajruspazju, armi u tagħmir. Fl-aħħar sentejn, l-industrija tal-manifattura ħasset b'mod ċar it-tkabbir fid-domanda għal-ligi tar-ram. Utenti ġodda qed jiżviluppaw kontinwament applikazzjonijiet ta 'manifattura ta' addittivi ta 'liga tar-ram. Il-materjali nbidlu wkoll minn bronż tal-landa fondut bikri faċli biex jiffurmaw għal ram pur u diversi tipi ta 'ram ta' saħħa għolja u konduttività għolja. Skont rapport ta 'riċerka, is-suq globali tal-manifattura tal-addittivi tar-ram se jikber b'rata ta' tkabbir annwali kompost ta' 51% mill-2019 sal-2027. Għalkemm għad hemm ħafna problemi ta 'proċess u materjali fl-istampar ta' liga tar-ram, huwa prevedibbli li r-ram ikollu post fil-manifattura tal-addittivi tal-metall. L-istatus ta 'applikazzjoni ta' materjali ta 'liga tar-ram fid-dar u barra. Bil-progress mgħaġġel ta 'industriji ta' teknoloġija għolja, materjali ġodda qed jiżviluppaw fid-direzzjoni ta 'prestazzjoni ultra-għolja, purità għolja u iterazzjoni għolja. Ġew proposti l-integrazzjoni, il-funzjonalità, il-minjaturizzazzjoni, l-affidabbiltà, eċċ. ta 'prodotti relatati. Rekwiżiti ogħla. Bħala materjali tal-konduttur tal-qalba, ir-ram u l-ligi tar-ram avvanzati huma użati b'mod wiesa 'f'frejms taċ-ċomb ta' ċirkwiti integrati fuq skala kbira ħafna fl-industrija tal-informazzjoni elettronika, kontromiżuri elettroniċi, radars, tubi microwave ta 'qawwa għolja għal tagħmir ta' difiża nazzjonali, materjali kondutturi għal kampijiet manjetiċi ta 'polz għoli , wajers overhead għal transitu ferrovjarju b'veloċità għolja, u modulazzjoni kbira tal-frekwenza tal-qawwa u regolazzjoni tal-veloċità vireg tal-gwida tal-mutur ta 'trazzjoni mhux sinkroniku u ċrieki tat-tarf, elettrodi tal-iwweldjar tar-reżistenza, materjali tal-batteriji, materjali elastiċi tal-pile tal-iċċarġjar għal vetturi tal-enerġija ġodda, kristallizzaturi tal-magni tal-ikkastjar kontinwu u vakwu elettriku apparati għall-industrija metallurġika, pontijiet ta 'kuntatt tal-iswiċċ u komponenti varji għall-Wajers tal-inġinerija elettrika, eċċ Fil-preżent, ħafna manifatturi barranin magħrufa tal-manifattura tal-addittivi inkludew materjali tar-ram fil-katalgi tal-prodotti tagħhom. B'mod aktar rappreżentattiv, EOS ippubblika skedi tad-dejta għal Cu pur u CuCrZr fl-2020, u fl-2021 nediet verżjonijiet tal-AMCM (Magni Personalizzata tal-Manifattura Addittiva) taż-żewġ tipi ta 'materjali, sussidjarja ta' EOS. SLM Solutions suċċessivament nediet data tal-prodott CuSn10 u CuCrZr. Fl-2019, il-kumpanija nediet prodotti CuNi2SiCr li jgħaqqdu s-saħħa u l-konduttività elettrika u termali. Jistgħu jintużaw fil-moffa u l-oqsma elettriċi u saru prodott blockbuster fil-materjali tal-liga tar-ram tal-manifattura addittiva. Il-manifatturi tal-materjal TLS Technik, m4p, Sandvik, Makin u kumpaniji oħra ħabbru l-prodotti tagħhom stess ta 'liga tar-ram tal-manifattura addittiva. Fil-preżent, ir-ram u l-materjali tal-liga tar-ram għall-manifattura addittiva huma kkonċentrati f'Cu pur, CuSn10, CuCrZr u CuNi2SiCr. Għalkemm CuNiSn, CuCr, CuCrNb, CuAlFeNi u materjali oħra għandhom ukoll riċerka u applikazzjonijiet relatati mal-manifattura addittiva, il-grad ta 'applikazzjoni mhuwiex għoli daqs l-ewwel erba' kategoriji ta 'prodotti. 1. Meta mqabbel ma 'ligi tar-ram, il-vantaġġ ta' Cu pur huwa l-konduttività elettrika u termali tiegħu, minħabba li diversi ligi tar-ram inevitabbilment jitilfu l-konduttività elettrika u termali wara li jżidu elementi mar-ram. Peress li r-ram pur għandu rata ta 'assorbiment baxxa fil-wavelength konvenzjonali ta' 1064nm, l-hekk imsejjaħ wavelength tad-dawl aħmar, u huwa diffiċli biex tinkiseb densifikazzjoni, l-istampar Cu pur dejjem kien problema. Is-soluzzjoni attwali hija li tuża lejżers b'tul ta 'mewġ qasir, bħal tagħmir tal-lejżer aħdar 515nm TRUMPF, u l-oħra hija li tiżdied il-qawwa, bħal tagħmir AMCM ta' EOS mgħammar b'lejżer 1Kw għall-istampar tar-ram pur. Ma jimpurtax liema tip ta 'tagħmir jintuża għall-istampar, jekk trid tikseb partijiet tar-ram pur b'densità għolja jew konduttività elettrika u termali għolja, it-trab tal-materja prima jeħtieġ li jżomm purità għolja filwaqt li jkollu wkoll karatteristiċi ta' trab li jagħmluha aktar faċli biex tinkiseb densifikazzjoni. , bħal distribuzzjoni u fluss raġonevoli tad-daqs tal-partiċelli. Għandu l-karatteristiċi ta 'durabilità tajba u densità għolja tal-massa.
F'termini ta 'preparazzjoni ta' trab tar-ram pur, iż-żamma ta 'purità għolja ta' materjali filwaqt li tinżamm sferiċità għolja hija l-għan. 2. CuSn10 CuSn10 huwa tip ta 'bronż tal-landa fondut li huwa faċli biex tifforma. Ħafna mudelli jew snajja li jinvolvu materjali tar-ram jużaw materjal CuSn10 għall-istampar.
Liga CuSn10 għandha qawwa għolja u durabilità Għandha reżistenza eċċellenti għall-ilbies u l-korrużjoni u tista 'tintuża biex timmanifattura partijiet reżistenti għall-ilbies bħal xfafar u gerijiet. Madankollu, il-konduttività elettrika u termali tagħha mhix għolja, għalhekk CuSn10 ġeneralment ma jintużax għal rekwiżiti ta 'konduttività elettrika jew termali. CuSn10 huwa prodott konvenzjonali fost materjali kurrenti ta 'liga tar-ram tal-manifattura addittiva. 3. Il-magna rokit CuCrZr hija xenarju ta 'applikazzjoni tipiku ta' liga tar-ram. Ir-rekwiżiti materjali għall-kisi tal-magni u partijiet relatati huma estremament għoljin. Min-naħa waħda, it-temperatura tal-kombustjoni fil-kamra tal-kombustjoni hija estremament għolja (aktar minn 3000 grad). Min-naħa l-oħra, temperatura għolja, pressjoni għolja, u gass b'veloċità għolja għandhom erożjoni qawwija fuq il-materjali. Liga CuCr hija liga tar-ram tipika msaħħa bil-preċipitazzjoni. Iż-żieda tal-element Zr tista 'tippromwovi l-preċipitazzjoni tal-fażi Cr u ttejjeb id-distribuzzjoni tal-fażijiet preċipitati. Fl-istess ħin, il-kompost tar-ram-żirkonju ffurmat minn Zr u Cu jista 'jkollu r-rwol ta' tisħiħ tal-preċipitazzjoni. Għalhekk, il-mekkanika tal-liga ta 'CuCrZr Għandha prestazzjoni eċċellenti u tista' tintuża fil-manifattura ta 'partijiet tal-magni rokit. F'dawn l-aħħar snin, unitajiet aerospazjali domestiċi wettqu ħafna xogħol ta 'riċerka u żvilupp fuq il-manifattura addittiva ta' partijiet tal-kamra tal-ispinta tal-magna rokit, u CuCrZr huwa l-materjal mhux obbligatorju attwali.
Ta 'min isemmi li l-materjali tal-liga tar-Rockets tar-ram għall-partijiet tal-magni għadhom qed jiġu aġġornati u ripetuti. CuZr, CuCr, CuAgZr, CuCrNb u materjali oħra ġew applikati fir-riċerka, speċjalment GRcop-42 (Cu{-4Cr-2Nb f'%), huwa mistenni li jaġġornaw il-kamra tal-kombustjoni tal-magna rokit materjali għal livell ġdid. 4. CuNi2SiCrSLM Solutions nediet prodott ta 'materjal ta' liga tar-ram CuNi2SiCr fl-2019. Dan il-materjal huwa liga li titwebbi bis-sħana li tista 'tiġi trattata b'saħħa għolja u taħlita bilanċjata ta' konduttività elettrika u konduttività termali. Fl-istess ħin, il-liga tinkludi komponenti tan-nikil u tas-silikon u għandha reżistenza għolja għall-Korrużjoni u reżistenza għall-ilbies. CuNi2SiCr innifsu mhuwiex komponent ġdid. Dan il-materjal jikkorrispondi mal-liga standard Amerikana C18000. SLM Solutions ħa t-tmexxija fl-użu ta 'dan il-materjal għall-manifattura addittiva u wettaq xogħol ta' identifikazzjoni tal-materjal u verifika tal-parametri, u żied membru importanti mal-familja tal-liga tar-ram tal-manifattura addittiva. . Is-saħħa ta 'CuNi2SiCr wara t-trattament bis-sħana hija ogħla b'mod sinifikanti minn dik ta' CuCrZr u materjali oħra. Fl-istess ħin, jista 'jżomm ċerta konduttività termali u konduttività elettrika. Jista 'diġà jissodisfa xi rekwiżiti tal-manifattura tal-moffa u rekwiżiti ta' partijiet konduttivi, għalhekk se jkollu applikazzjonijiet importanti fl-oqsma tal-moffa u tal-elettriku. Xejriet R&D u problemi li jiffaċċjaw il-materjali avvanzati ta 'liga tar-ram ta' pajjiżi (1) Xejriet ta 'R&D tat-Teknoloġija F'dawn l-aħħar snin, il-livell ġenerali ta' pajjiżna ta 'ligi tar-ram ta' prestazzjoni għolja u t-teknoloġija tal-preparazzjoni tagħhom għamel progress kbir, u t-tipi ta 'liga tar-ram ta' prestazzjoni għolja prodotti bi drittijiet ta' proprjetà intellettwali indipendenti komplew jiżdiedu. , il-livell installat tal-ipproċessar tal-materjal tal-liga tar-ram huwa qrib il-livell avvanzat internazzjonali. Ix-xejra ta 'żvilupp ta' R&D u industrijalizzazzjoni ta 'materjali avvanzati ta' liga tar-ram tippreżenta l-karatteristiċi li ġejjin. (1) Minn rekwiżiti ta 'prestazzjoni waħda għal rekwiżiti ta' karatteristiċi multi-funzjonali. Pereżempju, materjali bbażati fuq ir-ram b'konduttività termali għolja u proprjetajiet ta 'ilqugħ elettromanjetiċi għoljin għandhom jissodisfaw id-domanda għal materjali kondutturi f'oqsma ta' preċiżjoni għolja bħal sistemi ta 'kamp manjetiku b'impuls qawwi u trasmettituri elettromanjetiċi aċċellerati ta' partiċelli; linji ta 'kuntatt tal-grilja tal-enerġija ferrovjarja b'veloċità għolja b'veloċità ta' 380 km / h Minbarra konduttività elettrika għolja, għandu jkollha wkoll saħħa ogħla, reżistenza għall-ilbies u reżistenza għall-għeja; Ligi tar-ram għal ċirkwiti integrati fuq skala kbira ħafna huma meħtieġa li jkollhom qawwa għolja u konduttività għolja, reżistenza għas-sħana, reżistenza għall-liwi, inċiżjoni faċli u karatteristiċi oħra. (2) Materjali tal-ipproċessar tar-ram qed jiżviluppaw fid-direzzjoni ta 'preċiżjoni rqiqa, irqaq, twila u għolja. Id-domanda għal prodotti bħal wajers ultra fini, strixxi ultra-rqaq, tubi b'ħitan irqaq, tubi extra-twil, strixxi extra-twil, pajpijiet bil-kamin, tubi b'forma speċjali, vireg b'forma speċjali, strixxi b'forma speċjali, eċċ ikompli jiżdied. Pereżempju, il-qafas taċ-ċomb jirrifletti l-multi-pin u densità għolja, ix-xejra ta 'żvilupp ta' ultra-rqiqa u minjaturizzazzjoni. (3) Purifikazzjoni għolja tar-ram. Il-kontenut tar-ram tar-ram industrijali żdied minn 99.9% għal 99.95%, u mbagħad għal 99.99% jew saħansitra ogħla, sabiex timmassimizza l-konduttività elettrika u termali tal-materjal. Ram ultra-pur, li fih 99.999 9% ram, se jimminimizza l-impatt tal-impuritajiet fuq il-konduttività elettrika u termali. (4) Materjal kompost. Metodu wieħed għat-tisħiħ tal-materjal għandu potenzjal limitat, u l-użu ta 'metodi komposti biex itejjeb aktar il-prestazzjoni komprensiva tal-materjali tar-ram sar hotspot ta' riċerka. Per eżempju, iż-żieda ta 'partiċelli tat-tieni fażi, whiskers jew fibri għal-ligi tar-ram biex isaħħu b'mod kompost il-matriċi tar-ram u jiżviluppaw materjali komposti multifunzjonali ġodda bbażati fuq ir-ram hija ta' importanza kbira għat-teorija tad-disinn ta 'ligi tar-ram ta' prestazzjoni għolja u applikazzjonijiet prattiċi f'livell għoli. oqsma tat-teknoloġija. valur. (2) Problemi ffaċċjati Għalkemm pajjiżi huwa l-akbar produttur ta 'materjali ta' liga tar-ram fid-dinja, għadu mhux pajjiż b'saħħtu f'materjali ta 'liga tar-ram. pajjiżna għadu jiddependi ħafna fuq importazzjonijiet għal-ligi tar-ram ta 'prestazzjoni għolja li huma meħtieġa b'mod urġenti f'ħafna oqsma ta' teknoloġija għolja bħall-ajruspazju, informazzjoni elettronika, inġinerija tal-baħar, u tagħmir ta 'livell għoli. Hemm ħafna kumpaniji tal-produzzjoni tal-materjal tal-liga tar-ram, konċentrazzjoni industrijali baxxa, kompetittività dgħajfa tal-prodott, u profitti tal-industrija dgħajjef. , ma tistax tappoġġja l-iżvilupp ta 'industriji ta' teknoloġija għolja. Il-kwistjonijiet ewlenin involuti fl-industrija tal-materjali tal-liga tar-ram huma kif ġej. (1) Hemm ftit varjetajiet u gradi ta 'materjali ta' liga tar-ram ta 'prestazzjoni għolja. Il-prestazzjoni komprensiva ta 'xi ligi tar-ram ta' prestazzjoni għolja hija ġeneralment aktar baxxa minn dik ta 'prodotti importati simili. Pereżempju, il-gradi ta 'strixxi tal-qafas taċ-ċomb Cu-Ni-Si u Cu-Cr-Zr żviluppati u prodotti b'mod indipendenti huma estremament baxxi. ftit. (2) Il-kapaċità ta 'produzzjoni stabbli ta' prodotti ta 'liga tar-ram ta' daqs kbir u ta 'kwalità għolja jeħtieġ li titjieb b'mod urġenti. Pereżempju, skoperti fl-istabbiltà tal-prestazzjoni, il-kwalità tal-wiċċ, u prodotti lesti komprensivi ta 'prodotti ta' strixxi ta 'liga tar-ram elastika ta' preċiżjoni għolja għadhom meħtieġa. (3) Il-proċess tal-ipproċessar ta 'ligi tar-ram ta' prestazzjoni għolja jikkawża tniġġis ambjentali kbir u ħela serju ta 'riżorsi; it-teknoloġija tal-preparazzjoni ta 'proċess qasir ta' effiċjenza għolja għadha mhix matura, u l-kwalità u l-prestazzjoni tal-prodott jeħtieġ li jitjiebu. (4) In-nuqqas ta 'teknoloġija ta' manifattura indipendenti għal xi tagħmir ta 'produzzjoni high-end jillimita l-iżvilupp ta' prodotti ġodda. Pereżempju, il-biċċa l-kbira tat-tagħmir tal-produzzjoni tal-fojl ta 'preċiżjoni għolja jiddependi fuq l-importazzjonijiet. (5) Xi materjali ta 'liga tar-ram high-end m'għandhomx drittijiet ta' proprjetà intellettwali indipendenti u pjattaformi pubbliċi ta 'riċerka u żvilupp, u l-kostruzzjoni ta' databases f'termini ta 'proprjetajiet materjali, teknoloġija ta' produzzjoni, standards u speċifikazzjonijiet għadha lura. (6) It-teknoloġija ta 'preparazzjoni omoġenizzata ta' daqs kbir ta 'purità ultra-għolja, kontenut ta' ossiġnu ultra-baxx tar-ram mingħajr ossiġnu għad trid titjieb aktar, u t-teknoloġija tal-preparazzjoni ta 'korrużjoni ta' preċiżjoni għolja, dijametru kbir, ħajja twila- ram abjad reżistenti jeħtieġ li jitkisser aktar. Fl-aħħarnett, meta mqabbla ma 'prodotti bħal titanju, aluminju, u ligi ta' temperatura għolja, il-manifattura addittiva tar-ram u l-ligi tar-ram għadha mhix matura. EOS introduċa kunċett simili għal-Livell ta' Prontezza Teknoloġija (TRL) għal prodotti materjali mill-2019. Bħalissa, żewġ tipi ta 'materjali tar-ram huma mmarkati bħala Livell 3, li huwa livell ta' verifika, filwaqt li prodotti bħal IN718 u AlSi10Mg huma ġeneralment Livell {{ 86}}. F'dan l-istadju, il-manifattura addittiva nbidlet gradwalment mill-verifika tal-mudell għall-manifattura tal-prodott. Materjali tal-manifattura addittivi se jidħlu fl-istadju ta 'għażla jew disinn ta' materjali bbażati fuq applikazzjonijiet. L-iterazzjoni aġġornata tar-ram u l-materjali tal-liga tar-ram hija aktar ovvja. Huwa prevedibbli li bl-avvanz kontinwu ta 'proċessi u materjali, l-applikazzjoni tal-manifattura addittiva ta' materjali tar-ram se tkun elevata għal livell ġdid. (Sid tal-materjal onlajn)
