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【應用開發(fā)】難熔金屬推進器應用組件的一體化、近凈尺寸制備

升華三維 2024-09-19 | 閱讀：660

鎢等難熔金屬，可以抵抗高溫壓力而保持其強度和形狀，是火箭、高超音速和噴氣推進應用的理想選擇。升華三維PEP技術(shù)能夠很好彌補其他工藝制造難熔金屬的不足，可解決難熔金屬快速開發(fā)及復雜結(jié)構(gòu)制造等難題，提供適用于極端溫度應用的高質(zhì)量增材制造解決方案。

模型評估

該產(chǎn)品作為航天推進應用中的測試組件，采用升華三維UPRISE 3D軟件對其模型進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，使得更適合3D打印方式制備成型，以實現(xiàn)一體化打印。

【應用開發(fā)】難熔金屬推進器應用組件的一體化、近凈尺寸制備

▲推進器組件模型（來源：升華三維）

應用材料

此次采用的是基于PEP技術(shù)的蠟基體系鎢合金顆粒喂料（UPGM-93WNiFe）作為前期認證材料，其鎢粉粒徑在2-3μm之間，粉體裝載量為47vol.%。鎢合金喂料具有高密度、高質(zhì)量、低成本等優(yōu)勢，可用于高比重鎢合金復雜結(jié)構(gòu)件的開發(fā)制造。

【應用開發(fā)】難熔金屬推進器應用組件的一體化、近凈尺寸制備

▲UPGM-93WNiFe 3D打印材料

3D打印

該組件采用工業(yè)型獨立雙噴嘴3D打印機UPS-556成型，打印具有一定密度和強度的生坯，其生坯密度可達8.86g/cm3。該組件打印時長約為6小時，而UPS-556（成型尺寸：500*500*600mm）可實現(xiàn)連續(xù)7天打印，為制備大尺寸的應用場景產(chǎn)品提供支持。

【應用開發(fā)】難熔金屬推進器應用組件的一體化、近凈尺寸制備

▲鎢合金推進器組件打印參數(shù)

產(chǎn)品燒結(jié)

通過模型設(shè)計-打印生坯-脫脂燒結(jié)等工藝步驟后可獲得金屬產(chǎn)品的性能。采用PEP工藝燒結(jié)后的金屬，由于粘結(jié)劑的去除和材料顆粒的生長，會發(fā)生等比例收縮，UPGM-93WNiFe的收縮比率約23%。因此在模型設(shè)計時就會將比例放大，該材料的生坯放大系數(shù)為1.30，從而確保了產(chǎn)品燒結(jié)后能達到近凈尺寸。

▲鎢合金推進器組件

【應用開發(fā)】難熔金屬推進器應用組件的一體化、近凈尺寸制備

客戶采用鎢合金來認證應用需求，以便為后續(xù)開發(fā)實際產(chǎn)品作支撐。如鈮也是優(yōu)秀的難熔金屬，可以用作空間推進器等應用。PEP技術(shù)的“3D打印+粉末冶金”的工藝模式，能顯著減少難熔金屬產(chǎn)品的加工工序，且性能一致性好、良品率高，可為客戶節(jié)省了大量應用開發(fā)投入及生產(chǎn)成本。采用PEP工藝來制備難熔金屬產(chǎn)品具有廣泛的應用前景和極高的商業(yè)價值。