与 L/E-PBF 粉末床熔融金属3D打印工艺相比，在 MBJ 粘结剂喷射金属增材制造工艺中，金属颗粒不是通过能量输入来熔合的，而是使用液体粘合剂简单地粘合，接下来是所谓的生坯部件的脱脂和烧结，从而去除粘合剂，金属颗粒通过扩散过程进入金属键并形成几乎致密的成分。 

尽管通过MBJ 粘结剂喷射金属增材制造降低组件的制造成本是可能的，而且医疗技术尤其为MBJ 粘结剂喷射金属3D打印工艺提供了许多有前景的应用，但这一突破尚未实现。 不仅MBJ 粘结剂喷射金属3D打印工艺所需要的必要的投资成本仍然与成熟的 L/E-PBF 粉末床熔融金属3D打印系统相当，而且还缺乏针对钛等生物材料的医学认证工艺路线，以及合适的粉末调理策略，缺乏直接使用MIM粉末将粘合剂喷射集成到相应的工艺路线中。

从干燥到更好的3D打印

德国弗劳恩霍夫Fraunhofer IAPT研究所及其研究合作伙伴,利用统计实验设计研究了提高流动性的不同粉末干燥策略。由于其与医疗应用的相关性，尺寸分布低于 25 μm 的球形 Ti-6Al-4V 粉末在各种参数下使用真空和气体吹扫进行干燥。研究的参数、时间和温度是在具有十一个测试和三个中心点的中心复合边界测试计划中选择的，分析了粉末的目标参数——水含量、流动性和杂质水平（氧、氮）。为了进行验证，在工业粘结剂喷射系统上进行了实际测试试验，对于所研究的粉末，确定了在 200°C 下持续 6 小时的优化干燥周期。组件的尺寸精度（从 ±1.5% 提高到 0.3%）和粉末床的视觉效果得到显着改善。

目前生物医学应用和假肢最相关的材料是钛及其合金，因为它们具有生物相容性、无毒等特性以及良好的机械性能。与 L-PBF粉末床激光熔融或 E-PBF 粉末床电子束熔融等基于熔融的增材制造技术相比，MBJ粘结剂喷射金属3D打印工艺在钛合金制造方面显示出明显的优势，特别是在创建个性化生物医学设备方面。举例来说，目前治疗手指关节疾病的形式，无论是类风湿性关节炎还是外伤，通常都会导致关节僵硬。此前，弗劳恩霍夫Fraunhofer IAPT开发了一种方法，可以生产在生物力学负载方面高要求的小型且精细的个性化植入物。根据3D科学谷的了解，Fraunhofer IAPT 采用的增材制造技术是基于粘结剂的3D打印制造技术。

显著提高生坯的质量

无需支撑结构即可生产特别复杂的零件，与L-PBF粉末床激光熔融和E-PBF粉末床电子束熔融相比，MBJ可以避免热应力，防止形状变形和开裂，并且不会引起不良的微观结构特征或材料损失，确保高材料回收效率和成本效益，特别是对于昂贵的材料。尽管有这些优点，但关于钛及其合金以及细 MIM 金属注射成型用金属粉末用于MBJ 粘结剂喷射金属3D打印工艺缺乏全面的研究。

德国弗劳恩霍夫Fraunhofer IAPT研究所目前工作的目的是比较不同的干燥策略，研究相关性，特别是与所研究粉末的流动性有关的相关性，并找到优化的调节策略，当前的发现如下：

较长且较温暖的干燥时间可改善流动性并降低水含量的假设是可以接受的。分析干燥模型后，确定了 200 °C 下 6 小时的优化干燥周期。

可以说，Ti-6Al-4V粉末的调质工艺显着提高了其流动性。初次使用前，建议干燥新粉末。由于交付和储存时间不确定，新粉末中的水分含量可能会有很大差异。干燥粉末可以显着提高生坯的质量，特别是表面纹理和尺寸精度。 

干燥调节还有助于减少3D打印过程错误。值得注意的是，调节时间的影响比温度的影响更明显。 

弗劳恩霍夫Fraunhofer IAPT研究所下一步工作的主题将包括研究开发的调节策略如何影响材料的再利用。可以证明，对于单独的干燥循环，氧气或氮气没有增加。总体而言，对于MBJ粘结剂喷射金属3D打印工艺所使用的钛及其合金的回收利用还缺乏深入的研究，通过建立粉末调节和钛粉末再利用的具体指南，MBJ粘结剂喷射3D打印技术可以提高材料效率，而不必冒牺牲组件可靠性的风险，特别是在用于医疗组件制造的情况下。

在纯铜中添加镍、钼、钒和铬等金属，能够借助Hall-Petch和Orowan效应提高铜基体的强度。铜铬铌GRCop（GrCop-84和GRCop-42）系列是格伦研究中心专门为火箭发动机的主燃烧室衬里研发的铜合金，由于高导热性和导电性，在全球范围内广泛适用于众多应用。

此前的报道多集中于采用这两种合金制造燃烧室，对于GRCop系铜合金晶格的研究则是首次看到。晶格结构的高表面积、高强度重量比和导热特性使其在各种应用中具有吸引力。由GRCop系合金制成的晶格结构结合了该合金的高强度和导热性，同时通过使用晶格结构最大限度减轻了重量并增加了能量吸收，因此具有广阔的应用空间。而任何新兴材料的结构完整性和机械行为都是设计、制造和材料力学领域的重要研究课题。

3D打印技术参考注意到，美国亚利桑那大学和阿拉巴马大学航空航天与机械工程系的团队研究了3D打印的GRCop-84铜合金晶格结构的力学行为。该研究分析了微观结构、拓扑结构之间的相互作用及其对增材制造的铜铬铌合金(GRCop-84)晶格结构的准静态和动态行为的综合影响。测试的四种拓扑结构是相对密度为30%的八角体桁架、相对密度为20%的菱形十二面体和菱形以及相对密度为15%的十二面体，单元晶胞的尺寸分2mm和4mm两种，使用X射线计算机断层扫描和光学显微镜表征了孔隙率和晶粒结构，对打印态样品进行了准静态和动态应变率测试。

晶格孔隙率量化

对晶格结构打印态和热等静压态（HIP）分别进行X 射线断层扫描，并提出了晶格体积分数、空隙率和孔隙率的概念。晶格体积是指晶格内材料的体积，空隙体积是扫描晶格内空隙的体积。空隙体积比是由总晶格体积归一化的空隙总体积。计算空隙体积比，以量化孔隙率占总晶格体积的百分比。可以观察到，热等静压在降低晶格结构的孔隙率方面是有效的，4mm晶胞尺寸对HIP的响应更大，空隙体积比降低了40%，而2mm晶胞尺寸样品的空隙体积比仅降低了22%。还观察到基于样品的晶胞尺寸的孔隙率变化。具有4mm晶胞的HIP样品的孔隙率降低了57%，2mm晶胞尺寸的样品的孔隙率减少了44%。

这意味着，孔隙率受晶胞尺寸和热处理的影响，2mm晶胞尺寸的样品不易形成孔隙。对比经过热等静压处理的样品，发现热处理可降低孔隙率，而且4mm单元晶格比2mm单元晶格对热等静压热处理更敏感。

变形机制

剪切带已被认为是结晶金属适应塑性的局部变形机制之一。位错的集体运动或机械孪生经常导致显微剪切带发生。剪切带也可以在结构层面表现出来。据报道，结构剪切带出现在金属泡沫和晶格结构中。晶格结构中结构剪切带的出现是通常与负载下降同时发生，从而导致能量吸收能力的损失。更好地了解触发结构剪切带形成的潜在微观和宏观机制，可能会获得控制它们的必要知识。

3D打印GRCop-84铜合金晶格结构的变形和坍塌机制取决于热处理和晶格的晶胞尺寸。在GRCop-84铜合金晶格结构的压缩测试中观察到两种主要的变形机制。第一种机制是剪切带形成，导致结构中的晶胞以45度角塌陷；第二种机制是逐层塌陷直至致密化。在未接受热等静压的4mm晶胞样品中，剪切带形成导致的失效成为主要变形机制。

准静态和动态压缩测试结果表明，变形趋势与相对密度无关。无论拓扑结构和晶胞大小如何，打印态样品在屈服后突然负载下降与结构剪切带形成或局部不稳定导致层突然坍塌一致。具有4mm晶胞的GRCop-84结构在经热等静压后可以在屈服开始时去除剪切带。由2mm晶胞制成的热等静压态结构增加了流动应力，并消除了准静态测试期间的突然负载下降。在动态加载过程中，热等静压带来的微观结构变化并未显著改善相同拓扑结构样品之间的流动应力。

热等静压过程所带来的孔隙率降低是将主要坍塌机制从剪切带变为逐层坍塌的主要因素。准静态和动态测试结果表明热等静压能够改变晶格结构的机械响应，其通过降低孔隙率和释放样品内的残余应力来改变微观结构。由于残余应力的存在，打印态样品表现出更高的屈服点，在10%应变下强度急剧下降，一直持续到晶格结构完全致密化。

END

具有晶格结构的GRCop-84可制造具有更高换热效率的器件，这是由于GRCop-84的高导热性和表面积增加所致，晶格结构的可控固有空间和表面积使它们非常适合热交换器等热应用。除此之外，在如今结构、功能一体化设计的趋势下，研究高功能下的结构性能是不可忽视的重要组成部分。总的来说，这项研究首次看到了采用3D打印制造的GRCop铜合金晶格结构。

中商情报网讯：随着我国市场经济体制建设的不断完善，我国粉末冶金行业的市场化程度逐步提高，行业管理主要体现在政府部门的宏观管理和行业协会的自律管理两个层面。粉末冶金零部件行业主要涉及的法律法规有《中华人民共和国安全生产法》、《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国产品质量法》、《中华人民共和国标准化法》、《中华人民共和国合同法》、《中华人民共和国计量法》、《中华人民共和国标准化法》等。

在行业发展过程中，国务院、国家发改委、工信部、科技部等政府部门制定了大量推进与规范行业发展的相关法律法规及行业政策，如下表所示：

2017年工信部、国家发改委、科技部颁发《汽车产业中长期发展规划》，提出引导汽车行业加强与原材料等相关行业合作，协同开展“半固态及粉末冶金成型零件产业化及批量应用研究”。


更多资料请参考中商产业研究院发布的《2020-2025年中国粉末冶金零部件行业市场前景及投资机会研究报告》,同时中商产业研究院还提供产业大数据、产业规划策划、产业园策划规划、产业招商引资等解决方案。

摘要：

随着3D打印金属的需求越来越多，魔猴网感觉急需普及金属3D打印如何设计——大众对于金属3D打印还存在着这样或者那样的误解，在介绍金属3D打印粉末设计规则前，还有个问题需要和大家明确下，在谈金属3D打印生产的时候，不是替代生产已有部件，这是大众最常见的误解之一，生产已有的部件，可以说绝大多数情况金属3D打印不占优势；不管是机加工，铸造，钣金和焊接，传统的工艺都非常成熟，可以由传统工艺乘除的


随着3D打印金属的需求越来越多，魔猴网感觉急需普及金属3D打印如何设计——大众对于金属3D打印还存在着这样或者那样的误解，在介绍金属3D打印粉末设计规则前，还有个问题需要和大家明确下，在谈金属3D打印生产的时候，不是替代生产已有部件，这是大众最常见的误解之一，生产已有的部件，可以说绝大多数情况金属3D打印不占优势；不管是机加工，铸造，钣金和焊接，传统的工艺都非常成熟，可以由传统工艺乘除的传统部件，无论成本还是效率，金属3D打印不占优势

金属3D打印粉末就是通过金属3D打印设计来达到综合成本降低的目的。通过金属3D打印要达到四大目的：减少零件的个数； 减轻重量；减少装配；制作高复杂零件，通过这“三减一高”来达到降低综合成本的目的；

金属3D打印的具体要求：

1、最小细节特征

最小细节特征不小于0.15mm,也就是说小于0.15mm的特征、细节，有可能会被忽略，表现不出来。比方说一个0.1的卡槽，尽管最小光斑可以小于0.15mm，由于细节是有特征的，特征有可能被忽略；

2、最小壁厚

最小壁厚可以达到0.2mm,但建议不要小于0.5mm, 最小壁厚还跟物品的结构，还跟物品的高度和壁厚的比值有关，一般来讲这个比值不要超过40，超过40就有可能发生走形的情况；

3、表面光洁度

表面的粗糙程度，光滑程度和三个因素有关：

A、打印材料；

B、建造参数；

C、零件摆放方向；

在不同的打印情况下，表面粗糙度的情况，设备，形状，摆放等等，都对表面有影响，总体来说垂直比倾斜表面好，倾斜上表面好于下表面。

4、桥接结构

桥接结构所允许的距离大约是2mm，还是比较小的。

8、其他设计技巧

金属3D打印非常适合打印网格状的结构，这些网格状的结构，很适合做内支撑，既能减重，强度还能保留；

要考虑打印完毕后支撑的去取和粉末的去除，要留出支撑和粉末去除的入口，不能打完了支撑被永久封到了内部。



总结来说，金属3D打印开启了全新的设计选项，解放了设计的自由度，让更多的设计可能变为了现实。但是，金属3D打印粉末不会取代传统的制造方式，各有所长，互为补充。了解金属3D打印的规范，才能最大程度得到金属3D打印的好处

摘要：

非常规能源勘探开发技术中,迫切需要提高PDC钻头的防泥包性能和耐磨性能。超音速火焰喷涂技术制备的CoCr粉末金属陶瓷涂层具备优异的耐磨、耐蚀性能和良好的结合强度,适于对PDC钻头钢体进行强化,但需要提高其表面的疏水性能从而改善泥包问题。本研究利用超音速火焰喷涂制备了厚度为200μm的CoCr金属陶瓷涂层,采用砂纸研磨来改变表面粗糙度以及激光表面织构的方法对涂层表面进行改性,用扫描电子显微


非常规能源勘探开发技术中,迫切需要提高PDC钻头的防泥包性能和耐磨性能。超音速火焰喷涂技术制备的CoCr粉末金属陶瓷涂层具备优异的耐磨、耐蚀性能和良好的结合强度,适于对PDC钻头钢体进行强化,但需要提高其表面的疏水性能从而改善泥包问题。本研究利用超音速火焰喷涂制备了厚度为200μm的CoCr金属陶瓷涂层,采用砂纸研磨来改变表面粗糙度以及激光表面织构的方法对涂层表面进行改性,用扫描电子显微镜表征原始涂层的横截面形貌,白光形貌仪表征织构化涂层的三维形貌。通过接触角测试和摩擦实验测试其疏水性及摩擦学性能。

主要研究成果包括:

(1)增大表面粗糙度可提高表面的疏水性。接触角CA与粗糙度Sa呈现正比关系,涂层表面发生了从亲水性到疏水性的转变。泥浆润滑摩擦实验结果表明,表面粗糙度的增大会导致摩擦系数增大,磨损体积略有减小,但总体差别不明显。在摩擦过程中主要发生粘着磨损,同时伴随着氧化。

(2)经过激光织构处理的表面疏水性能均明显提高,间距100μm的网格织构接触角最大,在干摩擦下的具有明显的减摩作用。织构覆盖率R随着织构间距的减小而增加,CA值随织构覆盖率增加而增大。CA值的增加是由于表面形貌和化学组分变化的共同作用所致。干摩擦下每种织构的摩擦系数随着间距增加而增加,相同间距的网格,沟槽和凹坑的摩擦系数依次增加。在泥浆润滑条件下,三种织构的摩擦系数均高于原始表面。干摩擦下的磨损机理主要是粘着磨损和氧化磨损。在泥浆润滑下,织构表面主要发生三体磨损。

(3)氟硅烷修饰过的CoCr粉末金属陶瓷涂层表面均表现出了良好的疏水性及减摩性能。接触角随着织构覆盖率的增大而增大,并且改性后的接触角全都表现出疏水性,间距40μm,宽度100μm的织构与去离子水和钻井液的接触角最大,分别达到138.22°和125.5°。去离子水与改性织构表面的接触角结果与Cassie模型的理论值θc非常接近。泥浆润滑摩擦实验结果表明,在织构宽度或间距相同时,织构覆盖率越大,摩擦系数越小,且织构表面的摩擦系数基本小于抛光涂层表面。但是织构覆盖率增大,磨损体积也相应增加。

摘要： 合金粉末粉很多种，有镍基，钴基，铁基，碳化钨等等，还有国产的合金粉末与进口的合金粉末，价格也不一样。国内有很多家生产合金粉末的厂，采用的生产工艺主要有气雾化和烧结破碎等等。今天我们说一说钴基球形粉末这一材料。

气雾化生产出来的钴基球形粉末有充分的应力释放时间，一般喷涂效率比较好，涂层质量也比较高。如果对涂层要求比较高，要尽量的减低废品率等等，建议使用进口的合金粉末，从原料，生产工艺

  合金粉末粉很多种，有镍基，钴基，铁基，碳化钨等等，还有国产的合金粉末与进口的合金粉末，价格也不一样。国内有很多家生产合金粉末的厂，采用的生产工艺主要有气雾化和烧结破碎等等。今天我们说一说钴基球形粉末这一材料。

  气雾化生产出来的钴基球形粉末有充分的应力释放时间，一般喷涂效率比较好，涂层质量也比较高。如果对涂层要求比较高，要尽量的减低废品率等等，建议使用进口的合金粉末，从原料，生产工艺及包装工艺都比较严格，产品质量有更好的保障。

当然，在选择合金粉末的时候，要根据自己或客户的生产需要，设备约束，成本要求等等确定需要的合金粉末。

 江苏金物新材料有限公司是一家以钛合金、高温合金、及高熵合金等金属球形粉末的制备、粉末冶金产品制造、以及3D打印、注射成型等金属制品的生产和加工为主的高新技术企业。公司在中国城建集团、泰州市城投集团、北京科技大学和江苏中泰科技园的支持下，创新发展，以期建成国内最大的球形钛合金、钴基球形粉末、高温高熵合金粉末生产基地。 

公司拥有以教授、研究员、博士为主的技术研发团队（其中教授五人，研究员级高工二人，博士八人，研究生二十余人），团队致力于粉末冶金相关技术及产品的研究开发与技术创新。

摘要：
2019年9月27日，江苏金物新材料有限公司总经理王海英博士一行来到深圳市寻材问料网络科技有限公司深圳总部，并对创新材料馆进行参观考察。

寻材问料市场总监湛海波热情接待王海英博士一行，并通过会议交流的方式，就彼此在新材料领域的创新探索及未来合作等进行了深入交流与探讨。
王海英博士一行首先参观了创新材料馆。在参观的过程中，王海英博士细致地询问了创新材料馆目前展出的创新材料产品种类、应用及创新材料馆运营模式和未来规划情况。

寻材问料是国内材料解决方案一站式服务平台，致力于促进新材料产学研用的有效融合，打造材料界和制造业的“互联网+新材料”连接平台，打造创新创业的“双创”服务平台，旨在为制造业提高效率、降低成本、促进创新、优化资源。创新材料馆通过线上材料电子图书馆与线下实体创新材料馆相结合，汇集全球知名企业的创新材料，目前可以提供多种行业的材料选择及解决方案咨询服务；同时定期开展设计师开放活动和沙龙，从而为材料企业和用户提供交流的平台。

据了解，江苏金物新材料有限公司成立于2018年，坐落于江苏省泰州市，由中城建十三局投资，以北京科技大学自主研发的具有“国内首创、国际先进”荣誉的联合气雾化（IPCA）专利技术为支撑，以期建成国内最大的球形钛合金粉生产线。

公司在短短的时间内，经过公司全体员工的不懈努力，已建成六条球形钛合金粉生产线，年产球形钛合金粉100吨。并且，生产出的钛粉球形度好、空心球和卫星球极少、性能与进口粉末相当，产品质量达到国际先进水平，该产品广泛应用于增材制造、注射成形、热等静压等领域。

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