增材制造技术近几年来发展十分迅速，带动了制粉技术和生产的增长，常规的回收粉末技术已经大概在35％左右，目前大多数技术没有效率高的回收方法，并且传统的熔炼技术会带来一系列问题，因此，面向增材制造行业的制粉厂没有合理的回收利用工艺，使用合理的回收利用工艺，增加粉粉末回收使用的比例是一个值得研究的问题。

通过粉末压块，压块烧结，压块熔炼，研究粉末是否需要添加粘结剂，和不同温度烧结工艺下能否得到硬度合适，强度适中，且在加料过程中不会扬尘对真空设备造成污染和损坏，并且得到氮含量较低粉末压块和烧结工艺。

关键词：增材制造  粉末回收  烧结

一、研究背景

随着社会不断的发展，制造行业发展十分迅速，越来越多的行业也出现了各种更加效率的生产方法，然而每一种新的方法都是在各种实验中经过很多次的实验与数据分析才能够得出新的高效方法。增材制造行业目前发展迅速，在制造业的实际应用中有着很大的便利性，这种技术目前成为制造业中重点的研究技术之一，在发达国家当中，这种技术他们也非常的重视，尤其是在钛合金、高温合金等高附加值材料方面。在3D打印行业，打印金属粉末可以说是具有最大的价值，并且也是在整个3D打印行业及其重要的一个部分。在最近几年，随着对高功率激光器、3D数字技术和材料成形过程中的缺陷控制方法等方面进行了深入的研究，增材制造材料已经在汽车零件制造、生物医学、军事领域等方面获得了工程应用。3D打印金属粉末需要具有较低的含氧量、良好的塑性、粉末的粒径也必须得小，同时还必须有较好的流动性。

3D打印技术开创了制造业一个新的时代，对这个行业发展影响重要的东西就是材料，材料的发展决定了3D打印技术的发展，目前我国大部分的材料还需要从外国进口，尤其是钛合金、铝合金、钴铬合金，价格十分的昂贵从而导致了产品的成本非常得高。国内的3D打印粉体材料制备的技术还正在发展当中，与国外的技术相比还有很大的差距，其中主要体现在产量小，成本与国外相比较高，所制出的粉末质量批次有很大的差距。因此，在未来的工业发展中，如果我们能够找到一种工艺设备适用于金属3D打印粉末材料的制备，那么中国3D打印技术也即将打破国外技术的壁垒。金属3D打印粉末与传统的制粉技术相比有很大的优势，它可以直接成形，这样就节约原材料的使用，同时也提高金属材料的利用率，从而节约成本，可以使新产品都研发周期大大减少，并且不需要组装，满足客户的个性化定制，不需要更换模具，只需要更更改设计，就可以满足各种需求。随着时代的发展与金属3D技术的不断突破，在生产成本与时间方面的效益，在一定的程度上得到了国内外各种行业领域的认可。

增材制造（简称AM）也可以叫做3D打印，集成了计算机辅助设计、材料处理和成型技术，并基于数字模型文件，采用逐层堆积的方式将材料制造成实体物品的一种新兴的制造技术。与传统制造技术相比，增材制造技术具有以下特点：可以在一定程度上减少材料，不需要或很少需要国家的后处理，围绕“纯形式”或“几乎纯形式”实现；无需大型锻造设备、模具和特殊夹具，适用且主要分为粉末层熔化技术和直接能量沉积技术两条研究路线。颠覆了传统的制造理念和模式。在近几年增材制造主要研究复合材料、工程制造、冶金工程、工程机械、应用物理等一些领域。

二、GH3536的发展

随着人们对世界的不断探索，航空航天事业一直是一个国家级战略性的产业同时也是世界大国之间有力的竞争条件，其重要性可想而知，回首往事，是激荡的岁月，是理想的进发，是几代航天人的奉献与拼搏，航空航天是一个国家实力的综合体现。随着航天事业不断的发展，人们越来越意识到高温合金的重要性以及关键性，在1956年，高温合金GH3030首次试炼成功，这中间经历了60多年的发展，国内外专家一致决定按照基体元素的不同，高温合金可以分为铁基高温合金、镍基高温合金和钴基高温合金。在这几种高温合金中，其中铁基高温合金的使用温度有限，一般只能达到750～780℃，在自然界中由于钴资源稀缺，在一定程度上大大限制了钴基合金的广泛使用。然而，镍基高温合金在各种工业使用中占到了很大的比例，最突出的性能就是耐高温，因此镍基合金被广泛用于耐高温零件的首先材料。GH3536合金是一种二元镍钛合金，它具有良好的抗氧化性和耐腐蚀性、中长期耐久性和900℃以下的抗蠕变性。根据凝固方法，对混晶凝固、沉淀硬化、氧化物分散凝固和纤维凝固进行了区分。可在应力或热作用下改变其形状。形状记忆效应是指材料在高温下“记忆其原始形状”并使材料保持一定形状的一种功能特性。冷却至低温后，在外力作用下会产生变形。加热到变形温度以上的温度后，它可以在高温下恢复到模具温度。这其中的原理是：温度和机械压力改变其微观结构中的奥氏体和马氏体相，以实现变形和恢复。GH3536合金独特的形状记忆效应、超弹性、优异的耐磨耐蚀性、良好的储能和减震功能，这些优良的性能，使GH3536成为航天材料的首先。除此之外GH3536还广泛应用于生物医药、生物工程、核反应部件等领域。我国第一台自主研制的军用航天发动机的实际应用中，GH3536合金发挥了很大的作用。生产GH3536合金的传统方法是锻造和铸造。然而，由于加工温度高，很容易在工件中留下杂质。例如，熔炼和铸造过程容易引入C和O等杂质元素，并且在加工过程中容易产生冷凝固、毛刺和回弹效应，使得GH3536合金难以成型。熔化和铸造工艺是GH3536合金的工业生产工艺，通常使用电子束、氩弧和等离子束熔化器进行。以海绵钛为原料，按熔化比加入镍。由于GH3536合金是一种成分敏感性强的合金，采用该工艺熔炼GH3536合金时，很难精确控制其元素比例，且工艺成本高，生产周期长，无法实现复杂多孔零件的加工，限制了该方法的推广应用。由于镍基超级合金本身具有优良的耐热性和耐腐蚀性，其废料往往难以溶解和浸出。

三、研究的意义

在最近几年，随着增材制造行业的迅速发展，使球形金属粉末的需求也显著增长，同事也给增材制造专用材料和主要设备的研发带来了诸多挑战和机遇。首先在研发增材制造专用材料时，则需要考虑到材料的各种特殊的性能，同时还需要研究出与之匹配的工艺。对于设备方面来说，尽可能研究出属于我国自己的设备，以此来突破外国对我国的技术路线的封锁，同也是我们超越国外的关键办法。常规的制粉方法的细粉收得率一般在35%左右。因此，产生的粒度不满足3D打印的金属粉末，大部分没有好的利用方法。余粉直接返回到母合金熔炼工艺中也存在诸多问题：处理过程中的损耗、冷压块成型困难或在高温下粉化、粉体被真空系统收集造成设备损坏和生产安全风险。因而，面向与增材制造行业的制粉厂产生的余粉目前尚未有成熟的回收利用工艺，部分厂家积累了大量余粉库存。此外，由于气雾化制粉、等离子旋转电极等制粉工艺本身的原因，高温母合金中的氧、氮有害气体元素含量在制粉过程中都有一定量的增高，因此限制了其返回重熔的用量。使用合适的回收利用工艺，提高粉末回收使用的比例，降低生产成本是亟待解决的问题。

参考文献

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[3] 程玉婉，关航健，李博，等．金属3D打印技术及其专用粉末特征与应用[J]．材料导报，2017，31（S1）：98-101．