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美國空軍開發應用于特種導彈的3D打印高強度鋼粉末

俄亥俄州賴特-帕特森空軍基地-用AF-9628打印制造的零件,一種空軍用鋼,比傳統的AM合金極限抗拉強度高約20%。AF-9628是由AFRL的Rachel Abrahams博士開發的一種鋼合金,提供高強度和韌性。這種合金,綽號“Rachel 鋼”,比一些其他高性能鋼合金,包括Eglin鋼和HP-9-4-20,成本更低;但是,它比常規軍火中使用的普通等級更貴。AF-9628是獨一無二的,因為它不含鎢,就像Eglin鋼或鈷一樣,后者是HP-9-4-20配方的一部分,而HP-9-4-20是一種30000磅重的大型穿甲彈。

        Harger的研究由佛羅里達州埃格林空軍基地的空軍研究實驗室軍需品管理局贊助,確定AF-9628由于其高強度是增材制造的最佳材料。 雖然這些發現與美國陸軍作戰能力發展司令部陸軍研究實驗室的一項類似研究報告的數值相當,但Harger得出的機械性能與常規鍛造和熱處理的AF-9628相似。軍火管理局的Sean Gibbons博士,描述這一新興合金材料令人“興奮”。

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        Harger采用了粉末床熔合技術,這是一種增材制造技術,在這種技術中,激光有選擇地熔化粉末,形成一種圖案,從而產生三維物體。隨著每一層的完成,打印機在構建區域上分配更多的粉末,該過程繼續直到零件完成。Harger說:“為了確定AF-9628是可以打印,我們對粉末的形狀和大小進行了表征,并確定了它是如何隨著熔化和篩分而變化的?!?她在AFIT的掃描電子顯微鏡下對其進行了檢測,并在Dyton大學研究所使用光學顯微鏡進行了尺寸表征測試。

        Harger將AF-9628鋼的化學成分提供給俄亥俄州辛辛那提的PAC公司并生成。她觀察粉末在機器中可預見地熔化,并做了實際的零件測試。在打印各種零件后,她分析了孔隙率,強度和沖擊韌性。她解釋說,許多“合金不太適合(增材制造)”。例如,“某些合金不會熔化,一旦你真正嘗試制造一個零件,它們就會裂開很多?!比欢?,當Harger檢查她的零件時,她注意到這些零件的機械性能“相當好”。她沒有發現裂開的證據,并將其描述為“與傳統制造的零件非常相似”。

        經過更徹底的分析,她確定這些零件“符合要求的10%伸長率,并表明強度增加而不會變脆”。Harger解釋說,這些零件“性能符合并超過機加工零件”。在她成功打印簡單的零件件后,Harger打印了許多復雜設計的零件包括彈射零件等。還打印了大約130個零件,包括30個小圓筒,60個大圓筒,20個拉力棒和20個沖擊樣本。

        Harger打印的零件適用于武器應用??哲娮畛蹰_發AF-9628是被用來制造具有所需爆炸輪廓的掩體炸彈,“最初的想法是使未來的穿透性武器具有所需的精確爆炸外形?!盚arger解釋說,增材制造“允許(工程師)只在需要的地方增加(彈藥的)重量”,最終,這“使得更輕的彈藥可以達到同樣的深度,因此(飛機)可以攜帶更多的這種武器?!?/p>

        根據UDRI工程師的說法,雖然增材制造(在某些情況下)可以以比傳統制造更低的成本高效地制造復雜形狀,但由于在制造過程中快速加熱和冷卻,該工藝可能會在零件中留下殘余應力。Hager說,“3D打印不是一個精密的過程,所以很難保持幾何公差,而且由于產品可能會粗糙,它們有時會經過大量的后處理?!?/p>

        PhilipFlater博士是一位機械工程師,他領導著軍需品管理局增材制造小組贊助了這項研究,他解釋說,它涉及到拋光和/或熱處理粗糙表面,以解決材料缺陷,如氣孔,并獲得最佳的機械性能。Hager說,在重復使用的功能部件中,粗糙度和孔隙率并不是理想的質量,但她解釋說,用于彈藥的部件是一次性使用的物品。她解釋說:“對于客戶來說,要求粉末形式的高強度鋼并不常見?!盚ager希望這一早期成功將會引起人們對高強度鋼的興趣。Harger打算把她的發現公之于眾,她希望空軍能“利用這種高強度鋼,并拓展到一些我們還沒想到的新應用”,她最近在一個國際粉末冶金會議和一個軍械和彈道學研討會上發表了她的研究成果。目前,她在AFRL的材料和制造局高級電源技術辦公室工作,在那里她研究新的電源技術,空軍可以使用這些技術來降低成本。作為航空集團的一員,Harger專注于替代燃料,輕量化和減阻措施。

        AFRL彈藥局正在領導涉及3D打印制造彈藥的進一步研究工作。目標是制造具有精確控制的破碎和爆炸壓力分布的彈藥,以最大限度地減少附帶損害。

       昆山弗瑞森光電科技有限公司成立于2019年1月,位于中國百強縣之首--江蘇省昆山市,交通便利,經濟發達。公司依托于昆山發達的光電產業,專業從事光、機、電、材料等技術領域內的技術開發、技術轉讓、技術咨詢、技術服務,電子元器件、電子產品、化工原料及產品、金屬材料、金屬結構件、電子設備、通訊設備、計算機、軟件及輔助設備、自動化控制設備、環保設備、化工設備、機械設備、電線電纜的銷售,設備租賃服務,從事貨物進出口及技術的進出口業務。

       目前公司主要經營與增材制造即3D打印行業相關的設備與消耗材料,包括金屬與非金屬3D打印機,3D打印金屬粉末材料、高分子絲材,掃描儀,以及金屬3D打印附屬設備,防爆吸塵器、振動篩分器、熱處理爐等等。本著“以客為尊、品質優先、服務至上”的企業理念,希望與海內外客商共赴3D打印產業光輝燦爛的明天。



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