新型球化技術(shù)？印度團(tuán)隊(duì)利用金屬切削廢料制作低成本金屬3D打印粉末

新型球化技術(shù)？印度團(tuán)隊(duì)利用金屬切削廢料制作低成本金屬3D打印粉末

印度科學(xué)研究所 (IISc) 的研究人員發(fā)現(xiàn)，金屬加工領(lǐng)域產(chǎn)生的切屑廢料在精煉后的性能與常見(jiàn)氣霧化粉末一樣好，能夠滿足金屬增材制造（SLM技術(shù)）的使用要求。

切屑通常作為廢品丟棄。它通常呈細(xì)絲狀，就像金屬碎片一樣，但它有時(shí)候也會(huì)呈現(xiàn)出完美的球形顆粒。由機(jī)械工程系助理教授Koushik Viswanathan 領(lǐng)導(dǎo)的 IISc 研究小組發(fā)現(xiàn)，這小部分球形粉末顆粒是由于在切削過(guò)程中表面層的氧化（放熱反應(yīng)）產(chǎn)生的高熱而熔化的結(jié)果。然后，他們改進(jìn)了這一工藝以生產(chǎn)大量球形粉末，這些粉末被收集并進(jìn)一步加工，用作增材制造的原料。他們的研究表明，這些顆粒在金屬增材制造方面的性能與商業(yè)氣體霧化粉末一樣好。該工藝可用作生產(chǎn)金屬粉末的替代技術(shù)。

IISc 產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造中心的博士生、該研究的作者之一Priti Ranjan Panda 補(bǔ)充說(shuō)：“我們有一種替代的、低成本和可調(diào)控的制造金屬粉末的方法，以及保證最終粉末的高質(zhì)量。與傳統(tǒng)的氣體霧化粉末相比，這似乎非常具有競(jìng)爭(zhēng)力。”

Viswanathan 解釋說(shuō)：“最近人們對(duì)采用金屬增材制造產(chǎn)生了濃厚的興趣，因?yàn)閺谋举|(zhì)上講，它可以實(shí)現(xiàn)大量定制并允許設(shè)計(jì)自由。然而，現(xiàn)有金屬粉末的高昂成本一直是絆腳石。我們希望我們的工作將為制造更便宜、更容易獲得的金屬粉末打開(kāi)新的大門(mén)。”  

機(jī)械系博士生Harish Singh Dhami （本研究的參與者）補(bǔ)充說(shuō)：“降低增材制造工藝的成本（通過(guò)經(jīng)濟(jì)的粉末）可以擴(kuò)大材料范圍，例如制造生物醫(yī)學(xué)植入物，這可能變得更便宜、更容易獲得。”

研究人員表示，使用磨損制造金屬粉末在其他高性能應(yīng)用中也具有潛力，例如飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)，在這些應(yīng)用中需要高度的特異性和復(fù)雜性。

用于3D 打印的傳統(tǒng)金屬粉末存在缺陷。AM的主要來(lái)源材料是金屬粉末，主要使用稱為霧化的技術(shù)生產(chǎn)，其中熔融金屬流使用空氣或水射流分解成細(xì)小液滴。然而，盡管它被廣泛使用，但霧化的產(chǎn)量很低，價(jià)格昂貴，而且它可以處理的材料類型不靈活。然而，這種新技術(shù)回避了這些問(wèn)題。

對(duì)此，也有國(guó)外網(wǎng)友提出質(zhì)疑。認(rèn)為該技術(shù)無(wú)法控制成分純度，粒徑范圍及氧增量也存在疑問(wèn)，如何將雜質(zhì)碎屑分離也是難題。

非球形金屬粉末如何用在增材制造領(lǐng)域？國(guó)內(nèi)常用的方案是使用等離子球化設(shè)備，對(duì)非球化粉末進(jìn)行表面重熔，冷凝球化，獲得高純度，高球形（球形度≥95%、球形率≥98%），高流動(dòng)性，高振實(shí)密度的粉體。適用材料如難熔金屬包括鎢、鉬、鉭、鈮、錸、釩，以及常見(jiàn)金屬Ni,Cu,Mn等，SiO2、ZrO2、YSZ、Al2O3等氧化物陶瓷粉體。