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国家标准计划《增材制造用低合金钢粉末》由 TC318(全国生铁及铁合金标准化技术委员会)归口 ,主管部门为中国钢铁工业协会

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冶金工业信息标准研究院

目录

基础信息

制修订
制定
项目周期
24个月
申报日期
2019-01-07
公示开始日期
2019-11-08
公示截止日期
2019-11-22
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
全国生铁及铁合金标准化技术委员会
执行单位
全国生铁及铁合金标准化技术委员会
主管部门
中国钢铁工业协会

起草单位

目的意义

增材制造技术是当前备受关注的先进制造技术之一,经历了原型制造阶段以后,金属增材制造正朝着直接快速成形应用发展。

与传统通过去除材料获得零件的方式相比,增材制造技术不需要模具,从设计到成品周期较短,且不受结构及材料的限制。

基于以上优点,增材制造技术在航空航天、汽车、医疗等行业取得了广泛应用。

政策重点:《中国制造2025》重点领域技术路线图:2.1.3发展重点-2增材制造装备,重点突破具有原创技术的高强合金钢、高温合金等高效增材制造工艺、专用材料及关键技术。

并多次提到增材制造技术。

国质检标联[2018]77号关于印发《新材料标准领航行动计划(2018-2020年)》,二主要行动(一)构建新材料产业标准体系中提出,前言新材料标准体系石墨烯、增材制造材料…等开展标准布局;(二)研制新材料领航标准,6增材制造材料,开展面向增材制造专用粉材、丝材、片材和液材重要标准研究。

推动制定国际标准。

技术水平:我国已建立了较完整的增材制造技术研发体系,在增材制造材料科学基础方面有比较深入的研究,并在金属增材制造零部件力学性能上达到了较高水平,但在关键器件、成形材料、智能化控制和应用范围等方面同国外先进水平有较大差距。

现有金属增材制造技术主要包括以粉末床激光/电子束选区熔化技术(Selective Laser Melting,SLM)和同步送粉/送丝高能束(激光、电子束、电弧等)熔敷成型技术。

粉末需求:近年来,随着增材制造技术产业的快速发展,全球金属粉末需求旺盛。

欧美多家研究机构和企业不断加大对高品质球形粉末材料的研制。

相比之下,我国高品质球形粉末技术产业基础薄弱,球形粉末大量依赖进口,价格非常昂贵。

此外,国外打印设备商采取设备+粉末材料捆绑的营销策略,增加了国内用户对国外设备供应商捆绑材料的依赖,极大制约了我国增材制造材料技术的自主发展。

金属粉末作为金属增材制造的关键原材料,已成为我国金属增材制造技术发展的主要短板。

据统计,2016年全国钢铁粉末产量达到41万吨,其中合金钢粉占比接近50%。

随着增材制造技术的大力发展,对于增材制造用合金钢粉末的需要亦会大幅增加。

为满足增材制造装备及工艺要求,金属粉末必须满足具备较低的氧氮含量、良好的球形度、较窄的粒度分布区间和较高的松装密度等特征。

从目前合金钢粉末的制备技术来看,传统工艺主要包括:还原法、热分解法、等离子法以及机械法等,尽管上述方法可制备出合金钢粉,但粉末性能存在形貌不规则、松装密度小、流动性差等缺陷,难以满足增材制造技术的需求。

等离子旋转电极法(PREP)、等离子雾化法(PA)和气雾化法(GA)、水雾化是当前制备增材制造用合金钢粉末的主要方法。

标准需求:《增材制造用低合金钢粉末》研制单位是国内最早开展增材制造用金属粉末研发和产业化的单位,开展了熔炼气雾化和旋转电极雾化制低合金钢粉技术的研发工作,开发了30Cr、12CrNi2、24CrNiMo、GCr15等多种球形低合金钢粉末,并应用于增材制造复杂零件的生产。

目前国内外市场上,尚无增材制造用低合金钢粉末的国际标准、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,阻碍了低合金钢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低合金钢零件的推广应用。

意义:本标准的制定能使增材制造技术用低合金钢粉末原料的生产、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低合金钢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,提升低合金钢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

本标准将对增材制造用低合金钢粉末的应用范围、规范性引用文件、技术要求、试验方法、检验规则、包装、标志、运输和贮存等内容进行规范。 主要技术内容 1 化学成分 粉末的化学成分应符合表1的规定。需方复验时,化学成分的允许偏差应符合GB/T 222的规定。 表1化学成分 (wt.%) 牌号 C Si Mn Cr Ni Mo 其他 30Cr 0.27~ 0.34 0.17~ 0.37 0.50~ 0.80 0.80~ 1.10 / / / 12CrNi2 0.10~ 0.17 0.17~ 0.37 0.30~ 0.60 0.60~ 0.90 1.50~ 1.90 / / 24CrNiMo 0.23~ 0.27 0.30~ 0.45 0.90~ 1.15 0.90~ 1.15 0.90~ 1.15 0.45~ 0.60 / GCr15 0.95~ 1.05 0.15~ 0.35 0.25~ 0.45 1.40~ 1.65 ≤0.30 ≤0.10 P≤0.025 ; S≤0.025 ; Cu≤0.25 ; Ni+Cu ≤0.50. 2粒度 粉末的粒度应满足表2。 表2 粉末粒度表 分类 Ⅰ类 Ⅱ类 Ⅲ类 粒度范围 /μm 15~53 53~106 53~180 注:超过规定粒度范围的粉末质量百分比不超过5%。 3 流动性 不同的增材制造工艺所用粉末的粒径不同,因而会导致流动性的差异。依据不同的粒度区间,粉末的流动性应满足表3要求。 表3 粉末流动性表 粒度 流动性(s/50g) 15-53μm <30 53-106μm <25 53-180μm <20 4 含氧量 增材制造用低合金钢粉末含氧量应≤0.05%。 5 松装密度 增材制造用低合金钢粉末松装密度应大于合金材料密度的55%。 6 形态 粉末应为球形颗粒,球形率不小于85%,空心粉率不大于5%。 7 外观 粉末应为浅灰色粉末,不得有氧化、腐蚀、夹杂、油污及其他外来物。