Types de matériaux métalliques réfractaires à haute température dans le formage au laser

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Types de matériaux métalliques réfractaires à haute température dans le formage au laser

Matériaux métalliques réfractaires à point de fusion élevé et des propriétés spéciales ont été développées en tant que matériaux de haute technologie. En raison du point de fusion élevé et de la résistance à haute température, le processus de fusion de ces matériaux est très difficile et la plupart des alliages réfractaires sont fabriqués par métallurgie des poudres .

Matériaux métalliques réfractaires

Avec les exigences de formation de structures complexes de matériaux réfractaires, de réduction des coûts et d'amélioration de l'efficacité, les procédés traditionnels de métallurgie des poudres ont également montré leurs lacunes :des moules d'outillage coûteux, des processus complexes et des pour former des pièces solides tridimensionnelles complexes. Dans ce cas, l'utilisation de la fabrication additive pour réaliser le formage des métaux réfractaires est devenue un moyen efficace.

Parmi les matériaux couramment utilisés pour la fabrication additive métallique, le point de fusion du titane métallique est élevé, atteignant 1660 ℃. Le point de fusion des métaux réfractaires est de 1000 à 2000 degrés plus élevé que celui du titane. Même si le moulage au laser est utilisé, il existe certaines difficultés. Avec la mise à niveau des équipements de formage au laser, l'avancement de la technologie de pulvérisation et l'augmentation continue de la demande de matériaux, le formage au laser des métaux réfractaires a été progressivement réalisé et, jusqu'à présent, de grands progrès ont été réalisés.

Tungstène et alliages de tungstène

Tungstène a un point de fusion de 3400 . C'est le matériau métallique avec le point de fusion le plus élevé, et il a une résistance à haute température et une résistance au fluage, ainsi qu'une bonne conductivité thermique, conductivité électrique et propriétés d'émission d'électrons.

Tungstène et alliages de tungstène sont largement utilisés dans les industries de l'électronique et des sources lumineuses électriques, ainsi que dans les secteurs de l'aérospatiale, de la fonderie et de l'armement pour la fabrication de tuyères de fusée, de moules de coulée sous pression, de noyaux d'obus perforants, de contacts, d'éléments chauffants et de boucliers thermiques .

Alliages de tungstène

L'impression 3D processus pour les matériaux de tungstène est principalement SLM. En 2014, Philips a développé un processus SLM au tungstène pur à l'aide de machines à métaux EOS et l'a appliqué à la fabrication de composants de haute précision sur des équipements de fluoroscopie à rayons X (tels que CT / PET / SPECT).

En outre, GE a développé un procédé de moulage de matériau en tungstène utilisant la technologie de fusion par faisceau d'électrons et l'a appliqué aux filtres de scanner à rayons X et CT. L'Institut central de recherche sur le fer et l'acier a utilisé l'équipement EOS pour effectuer des recherches sur le processus de mise en forme de la poudre de tungstène pur au cours des dernières années. L'impression 3D est une méthode efficace pour la finition de matériaux difficiles à usiner tels que le tungstène.

Alliage à base de niobium

Les alliages de niobium ont une bonne résistance à la corrosion sanguine et peuvent être utilisés pour fabriquer des stents vasculaires. Dans le même temps, en raison de leur faible densité, de leur résistance élevée, de leur bonne ténacité, de leur soudage facile, etc., ce sont également des matériaux importants pour la fabrication de pièces à haute température pour l'aérospatiale. Le point de fusion du niobium pur est de 2470 ℃, mais l'auteur n'a pas trouvé de rapports pertinents pour le développement du processus d'impression 3D pour le niobium pur.

En 2014, le fournisseur américain de composants spatiaux Metal Technology (MTI) a annoncé le développement réussi d'un processus d'impression 3D en alliage à base de niobium appelé C-103 à l'aide de l'imprimante ProX 300 de 3D Systems. Ce matériau a un point de fusion de 2350 ° C. Il présente une excellente résistance à la chaleur, un poids léger, une bonne fiabilité et la capacité de résister à de fortes vibrations et à des températures basses, ce qui est largement utilisé dans l'aérospatiale.

L'alliage à base de niobium C-103 a été utilisé pour la première fois dans le module de commande Apollo de la NASA. MTI a développé un processus d'impression 3D pour ce matériau, qui a ouvert la porte à l'obtention de commandes de pièces spatiales de clients tels que Lockheed Martin, Moog et la NASA.

Tantale

Le tantale poreux, également connu sous le nom de métal trabéculaire, est utilisé en toute sécurité dans le domaine médical depuis de nombreuses années. Il n'interagit pas avec les feuilles d'électrodes du stimulateur cardiaque et ne transmet pas les rayons X, qui peuvent être utilisés pour la réparation du crâne. Ces dernières années, les tiges de tantale ont été utilisés comme traitements précoces pour les implants myéloïdes et du genou totaux, les implants articulaires de la colonne vertébrale et l'ostéonécrose.

Tantale Métal

Le tantale est un métal réfractaire avec un point de fusion aussi élevé que 2996 ℃. Son processus d'impression 3D est difficile et il a des exigences élevées en matière de performances de la poudre, de paramètres de fusion laser, de stabilité de l'équipement, de qualité de revêtement en poudre et de précision d'impression.

En 2016, la société britannique Metalysis a développé des poudres sphériques de tantale métallique et a réalisé une impression 3D et des recherches médicales, qui ont prouvé l'efficacité des poudres de tantale dans la fabrication d'implants médicaux SLM.

Molybdène

Le molybdène possède d'excellentes propriétés physiques, chimiques et mécaniques et est souvent utilisé comme matériau pour le traitement du verre, l'aérospatiale et les composants électroniques haute performance. Par rapport à d'autres métaux réfractaires, la densité du molybdène est beaucoup plus faible, ce qui indique que la résistance spécifique du molybdène est plus élevée, ce qui apporte des résultats pratiques pour les applications nécessitant une réduction de poids.

En 2018, le Oak Ridge National Laboratory (ORNL) a utilisé avec succès le système de fusion laser Renishaw pour réaliser le moulage du radio-isotope molybdène-99 (Mo-99). En tant qu'isotope radiographique le plus couramment utilisé en médecine moderne, le Mo-99 imprimé en 3D est devenu une étape importante dans la production commerciale de matériel de soins médicaux aux États-Unis. Dans le même temps, c'est aussi la première fois que l'impression 3D forme des matériaux radioactifs.

Le fait qu'un matériau métallique puisse être fondu au laser ou non ne peut pas seulement être déterminé par son point de fusion, et il a également une relation importante avec la composition et les propriétés du matériau.

Conclusion

Merci d'avoir lu notre article et nous espérons qu'il pourra vous aider à mieux comprendre les types de matériaux métalliques réfractaires à haute température dans le formage au laser . Si vous souhaitez en savoir plus sur les matériaux métalliques réfractaires , nous vous conseillons de visiter Métaux Réfractaires Avancés (ARM) pour plus d'informations.

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