3D打印高性能铝合金最新发展概况2024多样化特性解锁无限应用潜力

时间： 2024-10-14 10:46:53 来源：产品中心

在材料选择的过程中，虽然钛合金因其出色的强度-重量比、铜合金因其优异的热传导性能以及镁合金因其轻质和高电化学势而各自在某些应用中具有非常明显优势，但，铝合金在增材制造领域成为了一个高效且经济的选择，能够同时满足这三方面的要求。

通过多年来对传统铸造铝合金成分的微调，铝硅镁合金已成功适应增材制造工艺的需求，这些材料在过去已被大范围的使用在传统铸造技术。现在，我们已看到使用这一些合金成功3D打印出的零件在众多行业中表现出色，证明了铝硅镁合金在增材制造领域的广泛适用性和优异性能。但市场迫切地需要能满足多种性能需求的新型高性能铝合金3D打印材料：

有鉴于此，必须开发高性能铝合金3D打印材料以满足多种行业和应用场景对增材制造产品所需材料的要求。本文内容，旨在梳理近年来主要的市场参与者在高性能铝合金方面的最新开发进展（或有未被收录品牌，敬请联系）。

中航迈特自主开发的MT-AlMgErZr，是一种增材制造专用高强铝合金粉末，是新一代大飞机理想的轻质高强结构材料；该粉末产品的SLM成形件经热处理后，抗拉强度最高可达540MPa，屈服强度超过520MPa，延伸率12%，横纵向各向异性小，拥有完全自主知识产权。该产品创新成分设计，采用稀土Er作为主要强化元素，基于Al-Mg系铝合金体系，系统调控Zr、Fe、Si等微合金元素，成本较Scalmalloy大幅度降低，满足国产化替代需求。

在高性能铝合金材料创新方面，中航迈特还开发有MT-AlSi10Mg/AISi7Mg/2219/耐热铝合金等铝合金粉末10余种，系列粉末比强度高、耐蚀性好、耐热性高，综合性能优异；目前，公司在研的多款高性能铝合金粉末进入测试阶段，多项关键技术取得了突破性进展，打印综合性能好，如3D打印用可阳极氧化6061铝合金粉末，突破性解决了改材料在行业应用中出现的打印开裂等问题，室温强度可达到200MPa以上，投产后将大范围的应用于电子、医疗、建筑装饰等领域。

苏州倍丰吴鑫华院士团队开发的GA570的高温高强3D打印专用铝合金材料，抗拉强度稳定达到570MPa以上，延伸率稳定达到12%以上，制备的航空零部件通过了250℃高温下持续5000小时的稳定试验，相当于发动机常规服役25年的要求。GA570 的典型应用案例为高效热交换器，一方面在相同的耐压条件下，可实现与常规AlSi10Mg合金相比更薄的壁厚，更轻的重量，并实现更好的换热效果。

宝航新材料长期专注于铝合金3D打印新材料研发开拓，致力于打造国内铝合金3D打印材料研制领先品牌。宝航研发团队从客户迫切需求出发，结合铝合金3D打印工艺优势，面向各类应用场合开发了系列铝合金3D打印新材料：中强铝、高强铝、超高强铝、耐温铝、高导热铝、阳极化铝合金等。

特别是，HS5601超高强铝合金抗拉强度达到620-650MPa，为目前最高强度商用3D打印铝合金之一；HC200高导热铝合金实现抗拉强度、热导率双200，结合3D打印高自由度结构设计，能够给大家提供更优异的散热部件增材制造解决方案；PT6301可阳极化合金，突破性的解决了增材制造铝合金本色阳极化问题，为铝合金3D打印技术进入3C市场创造了有利条件。

面向未来，宝航正在开发800MPa超高强、高弹性模量、耐超低温以及高燃烧值等3D打印专用铝合金材料，更进一步拓宽铝合金3D打印技术的应用范围。

有研增材通过优势制备方法制备出具有高流动性、高松装/振实密度、极低空心粉、低氧含量的Al-Si系列合金粉末产品。此外，在增材制造用其它铝合金粉末产品方面，研发了Al-Sc系列高强铝合金粉末产品，其中YYAM-Al520力学性能Rm、Rp0.2和延伸率分别达到529MPa、504MPa和14%，YYAM-Al550力学性能Rm、Rp0.2和延伸率分别达到560MPa、535MPa和12%，YYAM-Al600力学性能Rm、Rp0.2和延伸率分别达605MPa、585MPa和11%。

目前有研增材的各类铝合金粉末产品已经在航空工业、航天科技、航天科工、民用手板等领域获得批量生产应用。

Al5X1是EOS用于工业3D打印的高强度阳极氧化铝合金，该材料兼具高强度和延伸率，只需一步热处理，无需 HIP（热等静压），企业能以更低的总成本更快地制造出零件。使用Al5X1 3D打印的应用还能够直接进行电抛光和阳极氧化（II 型和 III 型），以获得外观（彩色）和耐腐蚀保护特性。潜在的颜色选择没有限制，这对面向消费者的产品非常重要。

EOS Al2139 AM 可在将近 200 º C 的高温下展现出色的性能，是EOS强度最高的AM铝合金材料。在热处理状态下， Al2139 AM 的抗拉强度约为 500MPa （兆帕），在高达200 °C 的高温下也具有高强度和良好的耐腐的能力。由于其快速简单的单步热处理程序，用户都能够节省高达 88% 的主动热处理时间。使用该材料生产的部件也可进行电解抛光和阳极氧化。

CP1是Constellium公司专为增材制造工艺的严格要求而从头开始创建、定制和设计的，它避免了制造商在使用其他铝合金时所面临的一些挑战。其特殊的成分包括锆和铁，而不同于常见的硅和镁。仅需进行一次四小时的低温处理过程，这非常大地节省了时间和成本，并避免了在高温处理时也许会出现的热变形，而且它更易和传统材料来焊接，更容易根据有必要进行阳极氧化和蚀刻。据3D打印技术参考了解，该产品已在许多增材用户中的采用率超过了铝硅镁合金。