Con el rápido avance de la tecnología de impresión 3D, los consumibles de impresión 3D, especialmente Polvo de metal de impresión 3D, también se están desarrollando rápidamente. Esto incluye el uso de polvo de titanio y polvo de aleación de titanio, polvo de aleación de titanio y aluminio, etc., que es particularmente notable.
El polvo de aleación de titanio esférico es el más utilizado polvo de metal material en impresión 3D. Por lo tanto, este artículo se centrará en varios métodos de preparación de polvos esféricos de aleación de titanio y en una perspectiva de sus aplicaciones futuras.
La aleación de titanio tiene baja densidad, alta resistencia, buena resistencia a la corrosión y alto punto de fusión, etc. Es uno de los metales más utilizados para la tecnología de fabricación aditiva, y se utiliza ampliamente como piezas estructurales en los campos de la aviación, aeroespacial, automotriz y biotecnología.
Preparación de polvo de aleación de titanio
También sabemos que una de las principales tecnologías en impresión 3D, Fusión selectiva por láser (SLM), es adecuado para la fabricación de piezas pequeñas, precisas y complejas. Esta técnica necesita un tamaño de partícula estrecho de polvo de aleación de titanio y requiere un alto grado de esfericidad, pureza y fluidez del polvo.
Podemos saber que el equipo PREP puede producir polvo de aleación de titanio con buena esfericidad, fluidez y pureza para cumplir con los requisitos de su uso después de comparar varios métodos comunes de preparación de polvo, como la atomización de gas inerte al vacío (VIGA), la atomización de gas por inducción de electrodo (EIGA). ), Proceso de electrodo rotatorio de plasma (PREP), Atomización de plasma (PA) y Esferoidización de plasma (PS).
El proceso de electrodo rotatorio de plasma (PREP) es uno de los métodos más comunes para la preparación de polvos esféricos de aleación de titanio. El principio es utilizar una barra de aleación de titanio como electrodo autoconsumible y mantener el electrodo girando a alta velocidad mientras el plasma se utiliza como fuente de calor para fundir gradualmente el electrodo.
El método de electrodo giratorio convencional (REP) utiliza un electrodo de tungsteno, que también puede corroerse durante la atomización del metal y entrar en el polvo como un componente de impureza.
En 1985, el Instituto del Noroeste de Metales No Ferrosos diseñó y desarrolló de forma independiente el primer equipo PREP en China.
El proceso de preparación para el PREP que utilizan es que el electrodo giratorio de alta velocidad (materia prima) se funde mediante el arco de plasma bajo la protección de la atmósfera inerte de alta pureza, y el metal fundido se expulsa mediante una gran fuerza centrífuga para ser atomizado. por la atmósfera inerte y condensados en polvos esféricos al entrar en contacto con la pared interna de la cámara fría.
Con esta tecnología y este sistema, podemos obtener polvos de alta esfericidad (más de 90%), baja porosidad y polvos satélite. Lo cual cumple totalmente con los requisitos del polvo de aleación de titanio que necesitamos.
Aplicación de polvo de aleación de titanio
Como se mencionó anteriormente, los polvos de aleación de titanio se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, por lo que solo enumeraremos algunos de ellos aquí como referencia.
La aleación de titanio se usa ampliamente en el campo médico para hacer implantes articulares, prótesis, etc. Debido a la alta maquinabilidad de las aleaciones de titanio, se pueden lograr diferencias individuales con respecto a los diseños tradicionales, mejorando así la adaptabilidad de los dispositivos médicos. Además, el ciclo corto de procesamiento del titanio impreso en 3D tiene implicaciones a largo plazo para los pacientes con enfermedades como los tumores óseos.
La alta resistencia, la alta temperatura y la resistencia a la corrosión del titanio y las aleaciones de titanio las han convertido en recién llegadas al sector aeroespacial y se han adoptado rápidamente en los últimos años con el desarrollo y la aplicación de la tecnología de impresión 3D. En la industria aeroespacial, el titanio y las aleaciones de titanio son más ligeros, más fuertes y más dúctiles que los materiales ordinarios. Su resistencia a la corrosión también lo hace cada vez más competitivo para aplicaciones marítimas y aeronáuticas.
Como consumible importante para la impresión 3D, la aplicación y el desarrollo de aleaciones de titanio en las industrias aeroespacial, automotriz y biomédica también han impulsado el desarrollo de la tecnología de impresión 3D.
Las perspectivas de desarrollo de Polvo de aleación de titanio
Definida por algunos como la Cuarta Revolución Tecnológica, la industria ya considera ampliamente la fabricación aditiva como uno de los desarrollos tecnológicos más innovadores y prometedores en la fabricación inteligente, y el desarrollo de materiales metálicos como consumibles de impresión ha crecido rápidamente como respuesta.
Según la consultora SmarTech, se pronostica que el mercado global para la fabricación aditiva de polvos metálicos alcanzará los US$11 mil millones para 2024.
El titanio y las aleaciones de titanio se utilizan ampliamente en los campos aeroespacial, automotriz, biomédico y otros debido a su excelente resistencia y tenacidad, resistencia a la corrosión, baja densidad y biocompatibilidad, y la demanda del mercado es muy prometedora.
La aplicación y el desarrollo de la tecnología de plasma brindan soporte técnico para la preparación de polvo de aleación de titanio.
Aunque el proceso de electrodo rotatorio de plasma está limitado por factores como la velocidad del electrodo y el tamaño de partícula grueso del polvo obtenido, algunos institutos de investigación de equipos de fabricación de polvo están trabajando para resolver este problema.
Con el desarrollo y la promoción de equipos rotativos de plasma, el costo del titanio y el polvo de aleación de titanio en el campo de la impresión 3D se reducirá gradualmente y también promoverá la amplia aplicación de polvo metálico en el campo de la fabricación aditiva.
Tenemos motivos para creer que la impresión 3D cambiará nuestras vidas en muchas más áreas en el futuro, y la preparación y el desarrollo del polvo de aleación de titanio influirá profundamente en este proceso.