250℃使用壽命超5000小時(shí)，倍豐科技3D打印專用高溫高強(qiáng)鋁合金

南極熊導(dǎo)讀：隨著產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的深入，國(guó)內(nèi)金屬3D打印鋁合金材料陸續(xù)出現(xiàn)突破。

根據(jù)世界權(quán)威3D打印研究報(bào)告《Wohlers Report 2021》的數(shù)據(jù)，鋁合金構(gòu)件占2020年3D金屬打印總構(gòu)件的11.6%，相比2017年快速增長(zhǎng)了135%。

△ 2017-2020年3D打印材料市場(chǎng)比重

2019年，倍豐科技創(chuàng)始人、澳大利亞工程院吳鑫華院士在美國(guó)里諾舉行的國(guó)際航空材料大會(huì)上宣布，其研究團(tuán)隊(duì)成功開發(fā)出了牌號(hào)為Al250C的高溫高強(qiáng)的3D打印專用鋁合金材料，立刻受到了包括美國(guó)通用，波音，雷神，賽峰等多家航空巨頭的高度贊賞和重視。該Al250C材料強(qiáng)度達(dá)到目前可用于3D打印的鋁合金材料中最高水平，抗拉強(qiáng)度穩(wěn)定達(dá)到570MPa以上，延伸率穩(wěn)定達(dá)到12%以上，制備的航空零部件通過了250℃高溫下持續(xù)5000小時(shí)的穩(wěn)定試驗(yàn)，相當(dāng)于發(fā)動(dòng)機(jī)常規(guī)服役25年的要求。

△Al250C熱處理前后樣棒室溫力學(xué)性能

現(xiàn)有3D打印常用鋁合金AlSi10Mg的屈服強(qiáng)度為260MPa,打印后的延伸率為4-6%，最高使用溫度小于100℃，無論從性能上還是使用溫度上，都無法滿足航空航天鋁合金產(chǎn)品的苛刻要求，而Al250C的強(qiáng)度接近常用AlSi10Mg系鋁合金材料強(qiáng)度的2倍。特別指出的是，Al250C表現(xiàn)出了十分優(yōu)異的高溫使用壽命，對(duì)比目前適用于金屬3D打印的Scalmalloy鋁合金，其在250℃時(shí)的使用壽命僅為100小時(shí)，而Al250C在同樣溫度下的使用壽命超過5000小時(shí)，極大提高了使用壽命。

△Al250C力學(xué)性能與其它鋁合金的對(duì)比

目前，Al250C材料已連續(xù)打印各類產(chǎn)品兩年多，產(chǎn)品得到了國(guó)內(nèi)外航空航天和科研等領(lǐng)域客戶的廣泛應(yīng)用和性能驗(yàn)證。兩年多來，吳鑫華團(tuán)隊(duì)根據(jù)市場(chǎng)應(yīng)用反饋，持續(xù)深入挖掘Al250C規(guī)?；瘧?yīng)用潛力，優(yōu)化升級(jí)材料成分，配套完善打印工藝和后處理工藝參數(shù)包（熱處理工藝極為簡(jiǎn)便，比AlSi10Mg熱處理工藝可減少75%以上的時(shí)間和能耗），并積極幫助客戶完成高強(qiáng)鋁合金航空航天等領(lǐng)域復(fù)雜構(gòu)件研制工作。

△Al250C粉末和打印產(chǎn)品

Al250C因其耐高溫、高強(qiáng)度特點(diǎn)，當(dāng)前其典型的應(yīng)用案例為高效熱交換器，一方面在相同的耐壓條件下，可實(shí)現(xiàn)與常規(guī)AlSi10Mg合金相比更薄的壁厚，更輕的重量，并實(shí)現(xiàn)更好的換熱效果；另一方面可取代原中溫環(huán)境下使用的低傳熱系數(shù)材料鈦合金和不銹鋼，實(shí)現(xiàn)減重、高效傳熱雙重提升。

△Al250C打印的高效航空熱交換器

Al250C彌補(bǔ)了傳統(tǒng)6系鋁合金材料不能完全適用3D打印工藝缺點(diǎn)，同時(shí)解決了傳統(tǒng)鋁合金強(qiáng)度低、使用溫度低等問題，是一種新型高強(qiáng)度鋁合金材料，具有著廣泛的應(yīng)用前景。用該材料制作航空鋁合金3D打印結(jié)構(gòu)件，更有希望替代目前航空航天上的部分鈦合金構(gòu)件，達(dá)到航天航空領(lǐng)域降低重量與節(jié)約成本的目的。