Al250C材料打印的高效航空熱交換器
吳鑫華院士團(tuán)隊(duì)
以技術(shù)發(fā)展彌補(bǔ)商業(yè)空白
Al250C 材料的力學(xué)性能
Al250C 材料強(qiáng)度達(dá)到目前可用于3D打印的鋁合金材料中最高水平,抗拉強(qiáng)度穩(wěn)定達(dá)到570MPa以上,延伸率穩(wěn)定達(dá)到12%以上,制備的航空零部件通過(guò)了250℃高溫下持續(xù)5000小時(shí)的穩(wěn)定試驗(yàn),相當(dāng)于發(fā)動(dòng)機(jī)常規(guī)服役25年的要求。
Al250C熱處理前后樣棒室溫力學(xué)性能
吳鑫華院士團(tuán)隊(duì)
3D打印常用鋁合金AlSi10Mg的屈服強(qiáng)度為260MPa,打印后的延伸率為4-6%,最高使用溫度小于100℃,無(wú)論從性能上還是使用溫度上,都無(wú)法滿足航空航天鋁合金產(chǎn)品的苛刻要求。
Al250C的強(qiáng)度接近常用AlSi10Mg系鋁合金材料強(qiáng)度的2倍。特別指出的是,Al250C表現(xiàn)出了優(yōu)異的高溫使用壽命,對(duì)比目前適用于金屬3D打印的Scalmalloy 鋁合金,其在250℃時(shí)的使用壽命僅為100小時(shí),而Al250C在同樣溫度下的使用壽命超過(guò)5000小時(shí),極大提高了使用壽命。
Al250C力學(xué)性能與其它鋁合金的對(duì)比
吳鑫華院士團(tuán)隊(duì)
應(yīng)用前景
倍豐科技創(chuàng)始人、澳大利亞工程院吳鑫華院士表示:高強(qiáng)度3D打印鋁合金在航天制造領(lǐng)域的應(yīng)用尤為重要,主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)航天器減重以及縮短交付周期,從而降低綜合生產(chǎn)成本、提升綜合效益。高強(qiáng)度3D打印鋁合金可使航天器零件減重20-90%不等,加工周期縮短3-12個(gè)月不等。典型應(yīng)用包括:衛(wèi)星射頻陣列天線支架,耦合震動(dòng)阻尼器,空間站中多種支架構(gòu)件如:導(dǎo)軌支架、測(cè)控天線支架。
同樣的優(yōu)勢(shì)也將為新能源汽車制造帶來(lái)應(yīng)用價(jià)值。例如通過(guò)高強(qiáng)度3D打印鋁合金制造新能源汽車型材與鑄件之間等的鏈接件,減少這些產(chǎn)品之間的焊縫,提高汽車的安全性同時(shí)降低汽車的重量。3D打印應(yīng)用還將減少傳統(tǒng)鑄件前期生產(chǎn)的模具用量,降低新型車研發(fā)周期與成本。
Al250C材料彌補(bǔ)了傳統(tǒng)6系鋁合金材料不能完全適用3D打印工藝的缺點(diǎn),同時(shí)解決了傳統(tǒng)鋁合金強(qiáng)度低、使用溫度低等問(wèn)題,是一種新型高強(qiáng)度鋁合金材料,具有著廣泛的應(yīng)用前景。
除了在實(shí)現(xiàn)輕量化、提高綜合效益等方面的優(yōu)勢(shì),Al250C材料還因其耐高溫、高強(qiáng)度特點(diǎn),適合開發(fā)熱管理部件,如航空高效熱交換器(見文首圖片)。一方面在相同的耐壓條件下,可實(shí)現(xiàn)與常規(guī)AlSi10Mg鋁合金相比更薄的壁厚,更輕的重量,并實(shí)現(xiàn)更好的換熱效果;另一方面可取代原中溫環(huán)境下使用的低傳熱系數(shù)材料鈦合金和不銹鋼,實(shí)現(xiàn)減重、高效傳熱雙重提升。
Al250C粉末和打印產(chǎn)品
吳鑫華院士團(tuán)隊(duì)
目前,吳鑫華院士團(tuán)隊(duì)研發(fā)的Al250C 3D打印鋁合金材料已連續(xù)用于增材制造多種產(chǎn)品兩年多,獲得了來(lái)自國(guó)內(nèi)外航空航天和科研等領(lǐng)域用戶的市場(chǎng)應(yīng)用反饋。
用該材料制作的鋁合金3D打印結(jié)構(gòu)件,更有希望替代目前航空航天上的部分鈦合金構(gòu)件,達(dá)到航天航空領(lǐng)域降低重量與節(jié)約成本的目的。
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