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国家标准计划《增材制造用钽及钽合金粉》由 TC243(全国有色金属标准化技术委员会)归口上报,TC243SC4(全国有色金属标准化技术委员会粉末冶金分会)执行 ,主管部门为中国有色金属工业协会

主要起草单位 西安赛隆金属材料有限责任公司西北有色金属研究院

目录

基础信息

计划号
20182015-T-610
制修订
制订
项目周期
24个月
下达日期
2018-10-16
申报日期
2017-12-20
公示开始日期
2018-05-09
公示截止日期
2018-05-24
标准类别
产品
国际标准分类号
77.160
77 冶金
77.160 粉末冶金
归口单位
全国有色金属标准化技术委员会
执行单位
全国有色金属标准化技术委员会粉末冶金分会
主管部门
中国有色金属工业协会

起草单位

目的意义

增材制造金属部件(俗称3D打印)是目前该技术发展的热点和趋势,它通过CAD设计目标零件数据然后以增材制造装备逐层熔化金属粉末累加熔融组织来制造实体零件。

相对于传统加工技术,增材制造技术可制备许多采用传统工艺无法制备的复杂结构零件,并大大减少加工工序,缩短加工周期。

增材制造金属部件在航空航天等战略性领域和生物医疗等重大民生领域的应用潜力巨大。

高品质球形金属粉末是高性能金属增材制造的重要基础原料。

伴随着以增材制造技术和后端应用范围的快速发展,球形金属粉末迎来了历史性发展机遇。

根据华尔街日报发布的消息,市场研究公司IDTechEx公司公布2016年增材制造金属粉末市场达到了2.5亿元。

预计增材制造金属粉末市场将保持高增长的态势,IDTechEx预测到2025年达到50亿美元的市场规模,年复合增长率39.5%。

随着金属增材制造工艺和应用技术的快速发展,特别是越来越多的复杂金属零件在航空航天、船舶、精密机械、生物医疗领域通过考核或测试,对不锈钢、特种钢、高温合金、难熔金属和医疗用金属等材质的金属粉末的需求越来越迫切。

钽合金属于难熔金属,还具有异常优异的耐蚀,同时还是公认的生物相容性最佳的金属材料,钛合金和钽合金制作的高端生物植入体零件长期受国外企业垄断。

国内西北有色金属研究院、西安赛隆金属材料有限责任公司、第三军医大学等单位开展了钽合金增材制造工艺和临床应用的研究,具有良好的临床效果,在人体骨科修复领域具有巨大的发展前景。

美、日本、德、英、俄罗斯、加拿大等工业国家拥有较为先进的球形金属粉末制备装备和成熟的制备技术,成熟技术主要有等离子旋转电极雾化(PREP)、冷壁坩埚气体雾化、感应电极熔化气雾化、等离子球化等。

目前增材制造用的球形金属粉末的供应商主要以国外公司为主,全球金属粉末供应的5大公司分别是Sandvik、Carpenter、GKN、Arcam(AP&C公司)、LPW Technology,仅加拿大AP&C公司的市场占有率约46%。

我国经过几十年的发展,以西北有色金属研究院为代表的单位已经自主开发出了PREP装备及技术,所制备的粉末也满足粉床增材制造技术的要求。

随着增材制造技术的发展、市场需求增加和政策支持,国内也出现了不少专注于研究增材制造金属粉末设备的企业与研究机构,包括西北有色金属研究院、航空材料研究院、中科院金属研究所、飞而康快速制造科技有限责任公司、西安赛隆金属材料有限责任公司等。

国内近几年在增材制造用金属粉末制造技术和制粉设备开发方面取得明显进展,北京航空材料研究院、中科院金属研究所主要开展惰性气体雾化以及感应电极熔化气雾化技术研究,该两家科研单位先后从英国PSI公司和德国ALD公司引进了气雾化设备,开展高品质球形钛合金粉末的制备研究。

西北有色金属研究院及其控股的西安赛隆金属材料有限责任公司同时开展了熔炼气雾化和旋转电极雾化制粉技术的研发工作,开发了钛及钛合金粉末、钛铝、钽合金、铌合金等球形金属粉末。

目前国内外市场上,尚无增材制造用钽及钽合金粉末的国际标准、国家标准或行业标准可依,没有相应统一的标准要求和检验规范,对粉末的化学成分、形貌、流动性等物理化学性能通常根据生产单位和用户的要求进行,产品的使用工况不清晰,用户无选型和检验依据,各企业性能参数不在同一基准上,阻碍了钽及钽合金增材制造技术的发展和产业化进程,也进一步限制了增材制造钽及钽合金植入体的临床上的推广应用。

本标准的制订能使增材制造技术用钽及钽合金合金粉末原料的生产、检验和交付使用的全过程得到进一步规范,并有效提高产品的质量及可靠性,满足增材制造领域对加工原料的严格要求。

此外,本规范制定后,对促进增材制造技术用钽及钽合金粉末原料全面国产化,降低应用领域原材料外购风险,满足增材制造加工原料急需,提升钽及钽合金增材制造领域的生产加工技术水平有重要意义。

范围和主要技术内容

本标准规定了增材制造用钽及钽合金粉末的应用范围、规范性引用文件、技术要求、试验方法、检验规则、包装、标志、运输和贮存。 本标准适用于激光和电子束增材制造用的球形钽及钽合金粉末。

国内外简要情况说明

钽及钽合金生物植入体受美国捷迈公司等主要国际医疗器械公司垄断,目前国内尚无法通过进口获得钽及钽合金粉末。国内钽及钽合金植入物的市场容量巨大,目前主要以进口为主。西北有色金属研究院、西北工业大学、西安赛隆金属材料有限责任公司等单位开展了生物医疗用钽及钽合金植入体的研发和制造工作。 增材制造是近几年新发展成熟的新型制造技术,其制造的钽及钽合金零件是一种新型的生物医疗制品,所用的钽及钽合金粉末迄今为止尚未有国际标准、国内标准颁布。

国家级科研专项支撑

2017YFF0208501 先进金属功能材料领域关键技术标准研究