【3D打印】碳化钨 , 增材制造中的新兴合金

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发布时间：2023-02-19 23:21:23

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　　与工具钢相比，碳化钨具有出色的硬度特性，与技术陶瓷相比，具有出色的韧性，因此被用于许多行业。考虑到这些卓越的特性，碳化钨最常与金属切削应用(如锯切、铣削和车削)中使用的工具相关联。许多人惊讶地发现碳化钨还经常用于流体分配或流动应用，因为它在暴露于侵蚀性磨损时具有出色的使用寿命。碳化钨改进的耐磨性能可延长水刀切割、石油和天然气以及电子等行业的喷嘴等部件的使用寿命。

　　首先，应该解释一下，碳化钨是用于广泛类别合金的名称，这些合金由实际的碳化钨和金属粘合剂以及其他添加的碳化物(即 TiC 和 TaC)组成。两种最常见的金属粘合剂是钴和镍。金属粘合剂会影响硬度、韧性以及化学相容性。根据所需的性能，金属粘合剂含量可能在成品材料的 3-20% 之间变化。

　　流量控制组件

　　Ready to Press 粉末是通过将碳化钨 (WC) 粉末、金属粘合剂和有机粘合剂混合在溶剂中制成的，使用喷雾干燥工艺从混合物中蒸发溶剂，然后在压力机中压实粉末，形成绿色部分，其强度大致相当于一根粉笔。虽然生坯易碎，但可以使用传统的车削、铣削和钻孔技术进行加工。计算几何形状时必须小心，因为生坯在烧结过程中会收缩 20%。此外，在烧结过程中的温度(2500-2700 oF) 随着金属粘合剂熔化，零件变得相对柔软，薄壁区域可能会塌陷。当从烧结过程中取出时，零件处于硬化状态。此外，由于收缩率的原因，在生坯成型期间无法创建精确的特征，这意味着必须在烧结后向硬化部件添加复杂且精确的几何特征。

　　与钢部件不同，在硬化状态下的碳化钨不能以常规方式进行车削、钻孔、铣削或焊接。相反，我们只剩下磨削和 EDM 工艺，这些工艺既耗时又昂贵，而且创建特定几何形状的能力有限。

　　螺杆泵转子

　　这就是粘合剂喷射和 FDM 等技术可以通过创建以前在碳化钨中不可能实现的几何形状来增加客户价值的地方。虽然在制造适合印刷和压制的粉末方面存在挑战，但正在取得进步，为硬质材料世界带来众所周知的优势。

　　一个这样的例子是螺杆泵转子(Moineau 原理)，其几何形状不可能在生部件中形成或在成品部件中磨削。泵设计人员在泵送具有挑战性的液体时对抗磨料磨损时，在他们的武器库中拥有另一种材料。

　　喷嘴

　　另一个例子是创建用于流体分配的一体式喷嘴或扩散器，其中弯曲的流体路径是首选。就在几年前，这些几何形状还被认为在碳化钨中是不可能实现的，这让工程师不得不选择次优材料或效率较低的几何形状，这两种情况都会给客户带来持续的维护成本。

　　通过与Hyperion 的 Precision Solutions合作处理复杂的零件几何形状，客户不仅可以受益于 Hyperion 的硬质材料专业知识，还可以受益于以正确的方式应用最先进的制造技术来提供以前不可能实现的几何形状。

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