Scalmalloy：高端铝合金

1。简介：超级合金的诞生

铝长期以来一直是增材制造的问题所在。虽然钛和铬镍铁合金掀起了 3D 打印风暴，但经典 7000 系列航空铝合金（强度非常高，但不适合焊接）很难使用粉末床熔合 (PBF-LB) 进行加工。当熔体凝固时，它们很容易出现极度裂纹（热裂纹）。

解决方案来自航空祖国：空客研究部门（APWorks）开发了一种专门用于PBF 3D打印的特殊合金：Scalmalloy®。该名称是钪、铝和合金的合成词。

2。 Scalmalloy 背后的冶金学

内幕消息在于微观的排泄物。

• 经典合金的问题：当传统的高强度铝熔化并缓慢冷却时，会在晶界处形成粗晶粒和裂纹。
• 钪效应：钪是一种极端的“晶粒细化剂”。在 3D 打印过程中极快的冷却过程中，会形成微小、完美球形的 Al3Sc 沉淀物（纳米级沉淀物）。它们阻止了晶格中的位错运动，使材料变得异常坚固，同时具有弹性（延展性）。

3。极端地区的轻质结构

Scalmalloy 缩小了标准铝合金（例如 AlSi10Mg）和昂贵的钛合金 (Ti6Al4V) 之间的关键差距。

• 航空航天：飞机机舱支架、无人机结构或复杂的天线支架。 Scalmalloy 可以取代传统的钛合金。它具有相似的强度，但由于采用铝基材料，因此比钛轻得多。结果：重量减轻，煤油消耗减少。
• 赛车运动：在一级方程式赛车中，复杂的液压块和底盘部件是由 Scalmalloy 打印的。高延展性可防止振动或碰撞时自发断裂。
• 机器人：外骨骼和轻量级夹臂受益于极高的强度重量比。

4。挑战：价格和专利保护

Scalmalloy 获得广泛成功的最大障碍是价格。

• 原材料成本：钪是地球上最稀有、最昂贵的元素之一。它通常作为铀矿或钛矿的副产品开采。一公斤 Scalmalloy 粉末的成本是标准铝粉的许多倍。
• 加工：该材料需要完美协调的激光参数，最重要的是，在打印后进行精确的热处理（固溶退火和时效），因为这是产生产生强度的神奇 Al3Sc 沉淀物的唯一方法。

5。结论：天空的泰坦杀手

Scalmalloy 证明 3D 打印不仅可以创造新的几何形状，而且还可以创造出全新一代的“定制合金”。尽管粉末成本非常高，但只要极端轻质结构是最终驱动力，并且用钛生产复杂的仿生几何形状不再具有经济或与重量相关的意义，那么它的使用就值得。