注册

国家标准计划《增材制造用铌及铌合金粉》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
20182016-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

铌及铌合金是一种性能优异的高温结构材料。

铌属于VB族的难熔金属,其熔点(2468℃)高,具有优良的室温、高温力学性能。

在钨、钼、钽、铌四大空间金属中,铌具有最出色的综合性能,其应用较其他高温金属更加广泛。

多数铌合金的强度能保持到1650℃。

某些铌合金在1090~1427℃间的强度/质量比,超过了已知的其他材料。

在几种难熔金属中铌及其合金密度(8.4g/cm3)最小,且在1000℃时仍保持较高的塑性和导热性。

采用增材制造技术进行铌及铌合金粒零件的制造,即通过CAD设计目标零件模型,然后以铌及铌合金粉末为原料,在增材制造装备上采用逐层熔化粉末累加熔融组织来制造实体零件。

相对于传统加工技术,增材制造铌及铌合金不仅可以保证高温铌及铌合金优异的高温性能,而且也可大大缩短零件的加工时间、提高原料的利用率、节约昂贵的战略材料,节省制造费用。

此外,可实现任意形状快速制造的增材制造技术可优化目标零件结构设计,减轻重量,减少材料浪费。

所以,增材制造的高温铌及铌合金在航空航天发动机、武器装备及推进装置等领域应用广泛。

目前,世界各国工业制造企业都在大力研发金属增材制造装置及相关材料的技术,尤其是在航空航天、医疗植入及汽车等领域制造企业,更是投入大量的财力,人力和物力加大研发力度,以确保自己的技术领先。

增材制造技术是实现产业升级的核心技术之一,正在由研发转向产业化。

伴随着各个行业领域的飞速发展,各应用领域对增材制造钛合金、铝合金、不锈钢、高温合金及难熔合金零件的需求日益增长,增材制造标准化工作迫在眉睫。

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。

与传统粉末冶金相比,增材制造新技术对金属粒径、粒度分布、粉末球形度等几何特征等提出了更高的要求。

而航空航天领域对应用的金属部件以及粉末原材料的要求比较苛刻,金属粉末应在化学成分、粒径分布、形态、密度和流动性等方面加以控制和规范,传统方法制备的粉末并不一定适用。

目前,国外发达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,包括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。

现有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%。

我国增材制造用的高性能金属粉末大部分都依赖国外进口,高昂的价格增加了生产成本,制约着增材制造技术的发展。

因此,自主制备出高品质的金属粉末供增材制造使用是急需解决的一个重要问题。

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,其生产制备的粉末已经能够满足金属粉末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及制粉技术的企业与研究机构,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。

同时,西安赛隆金属材料有限责任公司已经在增材制造用铌合金粉末方面申请了相关专利:《一种制备球形铌合金粉末的方法》CN106964782A。

目前国内外市场上,尚无增材制造用铌及铌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验收规范,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,阻碍了铌及铌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铌及铌合金零件在航空航天、国防军工领域的推广应用。

本标准的制订能使增材制造技术用铌及铌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铌及铌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,提升铌及铌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铌及铌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铌及铌合金粉末。

国内外简要情况说明

受国防军工的行业限制,无法通过进口获得符合增材制造要求的铌及铌合金粉末。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、中南大学、湖南顶立科技有限公司等单位具有开发和生产铌及铌合金粉末的能力。 增材制造是近几年新发展成熟的新型制造技术,其制造的铌及铌合金零件是一种良好的航空航天用高温结构件,所用的铌及铌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