钛与铝:加工和3D打印的主力金属
当你想到零件材料特性的梦之队时，轻量和强度就会浮现在脑海中。当然，铝和钛也是如此。这两种材料都具备其他重要的特性，比如优异的耐腐蚀性和耐热性。使用3 d打印技术或世界杯2022入围名单事实证明，这两种金属在一系列行业的零件中具有令人难以置信的多用途。
铝和钛都很轻，但原因不同。铝的低比重(2.7 g/cm3)意味着它比钢铁等同类材料轻得多，而钢铁的重量约为铝的三倍。虽然钛比铝重约三分之二，但其固有的强度意味着你需要的钛更少。事实上，你只需要钛的一小部分就能获得与铝相同的物理强度。例如，钛用于飞机喷气发动机，也用于航天器。它的强度和重量轻降低了燃料成本。
DMLS工艺中使用的铝合金添加了硅和镁，使零件的材料性能优于压铸件。
铝和钛的材料特性
该图表提供了我们为DMLS和加工提供的铝和钛类型的技术概述。
| 材料 | 过程 | 抗拉强度 | 伸长 | 硬度 |
|---|---|---|---|---|
钛(Ti 6Al-4V) |
摘要 | 172年ksi (1186 MPa) |
10％ | 40 HRB |
铝(AlSi10Mg) |
摘要 | 35 ksi (241 MPa) |
10％ | 45 HRB |
铝6061 - t651 |
数控 | 40 ksi (276 MPa) |
17% | 95年HBW 10/500 |
铝7075 - t651 |
数控 | 83年ksi (572 MPa) |
11% | 85年HBW 10/500 |
钛(5级Ti 6Al-4V) |
数控 | 138年ksi (951 MPa) |
14% | 35 HRC |
加工铝的两种选择之间的巨大差异与合金中铜的含量有关。在正面对比中，如果你需要一款强度令人印象深刻、能承受高摩擦环境的产品，7075是最有意义的。6061在焊接应用方面做得更好，更容易加工，成本更低。加工铝时的底线:如果低重量，高耐热性和高强度是关键，7075是要走的路。
铝与钛
因为这两种材料都提供高强度和低重量，所以在决定使用哪种合金制造零件时，重要的是要考虑其他的区别。
- 强度/重量:在关键情况下，每一克都很重要，但你需要坚固的部件，钛是最好的选择。钛医疗组件，复杂的卫星组件，固定装置和支架都正是由于这个原因而成功的。
- 成本:铝是加工或3D打印最具成本效益的金属。虽然钛增加了成本，但它仍然可以带来价值。在运输应用中，重量更轻的零件可以节省燃料，而钛零件的寿命更长。
- 热性能:需要高导热性的应用，如散热器，将受益于铝。对于高温应用，钛的高熔点有利于优先考虑耐热性的应用，例如航空发动机部件。
- 耐腐蚀:铝和钛都具有优异的耐腐蚀性。
钛的耐腐蚀性和缺乏反应性使其成为最具生物相容性的金属，因此它在医疗应用中非常有用，例如手术器械。Ti 6-4也能很好地适应含盐环境，经常用于海洋应用。
铝的应用程序
铝无处不在——它是地球上最常见的金属。当暴露在空气中时，它上面形成的氧化铝薄层使它基本上不受腐蚀，而且它的轻重量有助于防止你的零件像船锚一样起作用。虽然铝通常不与酸反应，但它在碱性环境中确实容易腐蚀。
一般来说，铝可以用于飞机和建筑材料，如非承重框架。更具体地说，6061是自行车框架，水肺坦克，钓鱼卷轴，小船和车辆框架的选择。7075更强的性能使其成为塑料和模具模具和飞机框架的理想选择。如果你在寻找良好的电导体，铝可以做到。它具有很强的传热能力，这使它成为极好的散热器。
我们的直接金属激光烧结(DMLS)工艺中使用的铝合金，AlSi10Mg，加入硅和镁。它通常用于铸造，最类似于3000系列合金，因为添加了镁作为主要合金元素。除了断裂伸长率较低外，3d打印铝的性能优于压铸铝。
钛的应用程序
钛也是地球上最常见的金属之一，但它的熔点很高，很难将其加工成可用的产品。这是它比其他金属贵的一个重要原因。钛零件有额外的成本影响，因为它们很难加工。钛以其强度和高强度重量比而闻名。它还具有优异的耐腐蚀性和同样差的导电性能。
钛的优点之一是热膨胀小。它的熔点约为3000华氏度(1660摄氏度)，在受热时，它能更好地保持形状。此外，钛不吸收热量，而是喜欢反射热量，所以你会在低e窗户中发现它，反射来自太阳的温暖红外线。
就外观而言，钛的颜色取决于它被改变了多少。它可以从原始的暗灰色到光滑的闪亮银色。在我们的DMLS工艺中使用的钛是Ti 6Al4V，通常被称为Ti 6-4。它具有类似于Ti 23级退火的机械性能，并具有优异的抗拉强度。
铝加工在汽车工业中很受欢迎，因为轻量化是提高燃油经济性和最小化对性能影响的关键，例如Litens Automotive的张紧器。
为什么要3D打印铝和钛?
DMLS是一种增材制造工艺。它使用激光熔接将金属粉末焊接在一起，一层一层地形成零件。DMLS的主要优点是您可以创建具有令人难以置信的复杂几何形状的部件，例如蜂窝和网状结构。无论是哪种金属，机械加工都无法匹配DMLS的设计灵活性。
的一个优点是3D打印钛你可能没有想到这与钛的成本有关。使用粉末意味着你最终几乎没有浪费金属。此外，虽然使用DMLS的制造成本略高，但零件通过强度和重量减轻的结合提供了价值。还有额外的好处吗?DMLS允许您将组件的不同部分组合成一个单一的，强大的部分。这节省了装配时间并减少了物料清单(BOM)。
如需更多帮助，请致电877-479-3680或联系Protolabs应用工程师(电子邮件保护)．今天开始你的下一个设计项目，简单地上传3D CAD模型在数小时内获得互动报价。