鎢已成為金屬3D打印行業(yè)(yè)的熱門(mén)材料。近年來(lái)(lái)，人們對(duì)如何最好地使用這種材料進(jìn)(jìn)行了深入研究。鎢在增材制造中的新應(yīng)用已經(jīng)(jīng)出現(xiàn)，2020年，鎢打印終于取得了突破，因?yàn)樵詿酥?，生產(chǎn)(chǎn)過(guò)(guò)程中出現(xiàn)了脆性和微裂紋形成等問(wèn)(wèn)題。2021年，開(kāi)(kāi)發(fā)(fā)出生產(chǎn)(chǎn)鎢合金的新工藝：鎢鎳鐵合金。即使在聚變能源領(lǐng)(lǐng)域，鎢也可以為人類(lèi)能源需求做出重要貢獻(xiàn)，并能承受聚變反應(yīng)堆中的極端溫度和條件。我們?yōu)檳偨Y(jié)了有關(guān)(guān)這種重金屬的所有信息。

鎢的特性

這種材料的名字來(lái)(lái)源于瑞典語(yǔ)(yǔ)，意思是“沉重的石頭”。事實(shí)(shí)上，它是最重的技術(shù)(shù)金屬。鎢是一種耐火材料，呈亮白色，密度為19.25克/立方厘米，稍受污染即變脆。此外，該材料的熔點(diǎn)(diǎn)為3,410°C，是所有金屬中最高的。鎢的沸點(diǎn)(diǎn)為5,700°C，這就是它主要用于電燈泡的原因。

純凈形式的鎢（照片來(lái)(lái)源：©vvoe–stock.adobe.com）

在純凈狀態(tài)(tài)下，鎢要么非常軟，要么很脆，幾乎總是與其他元素結(jié)合形成以其硬度而聞名的合金。最有名的是碳化鎢，它是鎢和碳的混合物。其他組合包括高速鋼以及鈷、銅、青銅、鉻、鐵或鎳。鎢也是哈氏鎳鉬鉻高溫合金的組成部分。在所有情況下，這些合金都會(huì )(huì)產(chǎn)(chǎn)生極其堅(jiān)硬的材料。

發(fā)(fā)展

鎢3D打印技術(shù)(shù)

目前，鎢的加工采用兩種工藝。激光粉末床熔融(DMLS)使用紅外激光熔化粉末并組裝各層。最初，打印鎢由于熔點(diǎn)(diǎn)高而面臨技術(shù)(shù)困難。然而，通過(guò)(guò)將純鎢粉與鎳鐵或鎳銅相結(jié)合，這些問(wèn)(wèn)題得到了克服。第二個(gè)(gè)過(guò)(guò)程是“粘合劑噴射”。在這種情況下，ExOne與一家材料制造商合作開(kāi)(kāi)發(fā)(fā)了一種用于機(jī)械的銅鎢復(fù)合金屬。EBM工藝也可以成功地應(yīng)用于鎢。該工藝的優(yōu)(yōu)點(diǎn)(diǎn)是金屬可以在這里預(yù)熱，從而可以避免變形和殘余應(yīng)力。

可以使用鎢鎳鐵合金制造復(fù)雜零件。（照片來(lái)(lái)源：Gesellschaft für Wolfram Industrie GmbH）

鎢3D打印的應(yīng)用和優(yōu)(yōu)點(diǎn)(diǎn)

由于其耐熱特性，鎢主要用于航空航天和國(guó)防工業(yè)(yè)。鎢經(jīng)(jīng)常出現(xiàn)在火箭發(fā)(fā)動(dòng)(dòng)機(jī)噴嘴、工具、飛機(jī)渦輪葉片或武器頭中。在醫(yī)療領(lǐng)(lǐng)域，鎢也是MRI掃描儀或輻射防護(hù)的一個(gè)(gè)有趣的選擇，因?yàn)樗哂蟹壘椛淶奶匭?。此外，鎢還用于汽車(chē)行業(yè)(yè)、化學(xué)(xué)工業(yè)(yè)，甚至業(yè)(yè)余愛(ài)(ài)好應(yīng)用。它也存在于離子產(chǎn)(chǎn)生裝置中，包括陰極和陽(yáng)(yáng)極。

鎢具有良好的耐腐蝕性，吸收X射線(xiàn)和伽馬射線(xiàn)，并且能耐大多數(shù)酸。此外，這種重金屬具有生物相容性。由于其耐腐蝕、耐侵蝕性以及導(dǎo)熱性，鎢合金可用于鋁的鑄造過(guò)(guò)程?？傮w而言，這種材料的特性使其可用于許多應(yīng)用領(lǐng)(lǐng)域。

市場(chǎng)(chǎng)領(lǐng)(lǐng)先企業(yè)(yè)

有多家公司致力于3D打印鎢。其中領(lǐng)(lǐng)先者之一是瑞典公司H?gan?s AB，該公司使用碳化鎢鈦?zhàn)鳛榛旌咸薊鍰砑觿?，用于切削工具和生產(chǎn)(chǎn)鎢基燒結(jié)碳化物。GE Additive是金屬3D打印領(lǐng)(lǐng)域的主要參與者，也在對(duì)包括鎢在內(nèi)的不同材料進(jìn)(jìn)行研究。ExOne是Desktop Metal的一部分，以其粉末粘合技術(shù)(shù)而聞名，也適用于重金屬。EOS等其他公司負(fù)責(zé)圍繞這種金屬的眾多項(xiàng)目。3D Systems一年前創(chuàng )(chuàng)建了鎢的打印參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)許可證，在DMP Flex 350 3D機(jī)器上打印。

編譯整理：3dnatives