中國杭州企業(yè)易加三維（Eplus3D）近日宣布，已協(xié)助江蘇永威航天裝備科技有限公司完成鎳銅合金的激光粉末床熔融（PBF-LB）工藝驗證。該項目通過工藝參數(shù)開發(fā)與掃描策略優(yōu)化，成功實現(xiàn)無裂紋成型，制件抗拉強度達570兆帕，較傳統(tǒng)鍛件提升18%，為特種金屬增材制造提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)支撐。

此次驗證聚焦于中大型金屬部件的生產(chǎn)需求。在合作項目中，技術(shù)團隊圍繞鎳銅合金的成形特征，系統(tǒng)調(diào)整了激光功率、掃描間距與層厚等核心參數(shù)，建立了穩(wěn)定的加工路線。經(jīng)測試，打印件內(nèi)部致密度與力學性能均達到預(yù)期標準。需明確的是，當前成果仍屬于工藝驗證與原型試制階段，尚未進入大規(guī)模量產(chǎn)或航空適航認證流程，但已初步打通該材料在金屬增材領(lǐng)域的成形路徑。

材料特性與增材制造難點

鎳銅合金憑借優(yōu)異的耐腐蝕性、穩(wěn)定的中溫強度以及良好的機械加工性，長期被用于航空航天領(lǐng)域的燃油管路、液壓組件、起落架零件、發(fā)動機燃燒室、緊固件、火箭發(fā)動機管接頭及密封件等高要求場景。然而，在金屬增材制造中，材料潛力僅是起點。PBF-LB工藝對裂紋抑制、元素偏析控制、零件致密度及力學性能表現(xiàn)極為敏感。盡管晶界處的銅元素偏析難以完全避免，但通過的工藝窗口控制與熱輸入管理，其負面影響可被有效削弱。對于采購方而言，這意味著在實際選型時需重點關(guān)注設(shè)備的熱場均勻性與實時熔池監(jiān)控能力，以保障批次一致性。

設(shè)備平臺與工藝窗口匹配

本次工藝開發(fā)依托易加三維自主研發(fā)的EP-M400金屬PBF設(shè)備展開。該機型專為中大型復雜結(jié)構(gòu)件與批量生產(chǎn)設(shè)計，成型艙尺寸為400毫米×400毫米×450毫米，Zui高支持六束激光協(xié)同作業(yè)，官方標稱Zui大成型速率為210立方厘米/小時。多激光系統(tǒng)不僅提升了生產(chǎn)效率，也降低了單道掃描帶來的熱積累風險，更利于特種合金的穩(wěn)定鋪粉與逐層熔覆。在運維層面，多光路校準、同軸送粉系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及保護氣體循環(huán)效率，將直接決定長周期運行下的成品率。企業(yè)若計劃引入此類設(shè)備進行新材料研發(fā)，建議優(yōu)先考察廠商提供的工藝數(shù)據(jù)庫完整性與售后技術(shù)支持響應(yīng)速度。針對鎳銅合金的高導熱特性，設(shè)備需具備快速冷卻能力以避免熱變形，采購時務(wù)必確認激光器品牌與振鏡掃描系統(tǒng)的精度指標，這直接關(guān)系到微細結(jié)構(gòu)的成型質(zhì)量與后期返修成本。

從單一材料打印轉(zhuǎn)向復雜結(jié)構(gòu)應(yīng)用，是此次驗證的核心價值所在。傳統(tǒng)制造模式下，航空航天流體、密封及低溫相關(guān)部件往往需要經(jīng)過多道機加工、焊接與裝配工序，不僅增加了結(jié)構(gòu)復雜度，也放大了接頭可靠性不足與潛在泄漏風險。PBF-LB技術(shù)為這類應(yīng)用提供了替代路線，能夠?qū)㈡囥~合金直接打印為燃油管接頭、閥體組件、密封結(jié)構(gòu)及低溫儲運部件的一體化復雜形態(tài)。這種“減材變增材”的轉(zhuǎn)變，有助于縮短交付周期并降低組裝環(huán)節(jié)的公差累積問題。

此次基于EP-M400的驗證并非孤立的材料試打，而是完成了粉末行為、設(shè)備能力、工藝窗口、掃描策略與Zui終零件性能的閉環(huán)匹配。面向產(chǎn)業(yè)化落地，鎳銅合金在液氫儲運系統(tǒng)、火箭發(fā)動機燃料管接頭及閥門密封組件中的應(yīng)用潛力值得關(guān)注。不過，金屬增材制造要實現(xiàn)從實驗室驗證走向工程化應(yīng)用，仍面臨多重門檻。一方面，航空級零部件需通過嚴格的無損檢測與疲勞壽命測試，目前行業(yè)普遍缺乏針對特定合金配方的標準化驗收規(guī)范；另一方面，高純度球形合金粉末的供應(yīng)鏈穩(wěn)定性、打印后的熱處理去應(yīng)力成本以及后處理打磨工時，都會顯著影響總擁有成本。下游用戶在進行產(chǎn)線規(guī)劃時，應(yīng)結(jié)合具體工況進行小批量實機測試，并提前布局配套的后處理設(shè)備與質(zhì)量控制體系。此外，國內(nèi)航空航天供應(yīng)鏈正逐步推進增材制造標準體系建設(shè)，企業(yè)若計劃將該工藝納入合格供應(yīng)商名錄，需提前對接第三方檢測機構(gòu)開展拉伸、沖擊及腐蝕介質(zhì)浸泡測試，確保工藝文件符合AS9100或國軍標相關(guān)要求，從而縮短后續(xù)型號評審周期。