铜及铜合金材料以其卓越的导热、导电以及耐腐蚀性能，广泛应用于航空、航天、航海和原子能等领域的关键部件增材制造中。近两年增材制造行业能够明显感受到铜合金需求的增长，尤其是2024年德国法兰克福Formnext展会上有大量铜的部件进行展示，在散热器件方面受到高度关注，国内也是不断有新用户着手开发铜合金增材制造应用，同时随着打印装备的快速进步，目前适合打印的材料也从早期易于成型的铸造锡青铜转向纯铜和各类高强高导铜。有研究报告称，2019-2027年期间，全球铜增材制造市场将以51%的年复合增长率增长。
纯铜具有最为优良的导电和导热性，但由于其在常规波长为1064nm即所谓红光波长下吸收率低，不易实现致密，因此纯铜打印一直是一个难题。短波长激光、高功率激光器、电子束以及粘结剂成型是当前用于纯铜打印的工艺解决方案，但无论采用哪种成型工艺，想要获得高致密度或者说高导电导热纯铜制件都需要原料粉末保持纯净的同时具备更易实现致密化的粉末特性。氧含量、球形度、流动性、松装密度等粉末特性在纯铜打印过程中所体现的影响尤为明显。
近日有研增材公司推出高流动性低氧高纯度铜粉末，其氧含量控制在100ppm左右，流动性10-12s/50g，松装密度＞4.8g/cm³，同时打印过程表现更加稳定可靠，即使采用红光激光器打印制件致密度也达到≥99.96%。
相比于纯铜， CuCrZr合金的优势是兼具强度与导热性。作为一种典型的沉淀析出强化铜合金，CuCrZr合金在航天、航空、新能源汽车、电气等军民两用领域被广泛使用。在增材制造中，CuCrZr粉末最具代表性的应用是火箭发动机推力室，国内外在这一应用领域正在持续开展研究工作，并不断取得突破。
有研增材公司团队自2015年开始与国内某高端应用客户开展CuCrZr粉末研究与增材打印验证，并取得了重大进展。就CuCrZr合金打印而言，粉末流动性、松装密度、氧含量等特性对打印性能同样有重要影响，同时合金成分对性能影响也极为关键。有研增材在CuCrZr粉末制备、成分调控、打印强塑性匹配等方面均开展了相关研究工作，其氧含量控制在＜150ppm，流动性＜15s/50g，松装密度＞4.8g/cm³，并具有出色的打印性能。
CuCrZr粉末打印力学性能
火箭发动机推力室（CuCrZr材质）
铜及铜合金粉末一直是有研增材公司特色产品，所推出低氧高流动性纯Cu、高强高导热CuCrZr，高硬高导CuNiSiCr，船舶等海洋部件用C95800（CuAlFeNiMn）等产品在行业内广受关注。目前有研增材已形成较全的增材制造铜及铜合金产品系列，尤其增材制造用纯Cu和CuCrZr粉末已成为有研增材公司代表性产品，每年出货量非常高，在行业中具有良好口碑。
当前增材制造各合金体系都在不断扩充，铜作为工业用途中仅次于铁和铝的第三大金属材料，在增材制造中拥有广阔应用基础，尤其是散热部件会在航空航天、新能源汽车、电子信息等领域得到深入应用。材料进步可能成为打开应用端市场的关键一步，相信未来将有更多高性能铜合金材料在增材制造中实现应用。
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2024/12/28 09:08