鎢已成為金屬3D打印行業(yè)的熱門材料。近年來，人們對(duì)如何最好地使用這種材料進(jìn)行了深入研究。鎢在增材制造中的新應(yīng)用已經(jīng)出現(xiàn)，2020年，鎢打印終于取得了突破，因?yàn)樵诖酥?，生產(chǎn)過程中出現(xiàn)了脆性和微裂紋形成等問題。2021年，開發(fā)出生產(chǎn)鎢合金的新工藝：鎢鎳鐵合金。即使在聚變能源領(lǐng)域，鎢也可以為人類能源需求做出重要貢獻(xiàn)，并能承受聚變反應(yīng)堆中的極端溫度和條件。我們?yōu)槟偨Y(jié)了有關(guān)這種重金屬的所有信息。

鎢的特性

這種材料的名字來源于瑞典語(yǔ)，意思是“沉重的石頭”。事實(shí)上，它是最重的技術(shù)金屬。鎢是一種耐火材料，呈亮白色，密度為19.25克/立方厘米，稍受污染即變脆。此外，該材料的熔點(diǎn)為3,410°C，是所有金屬中最高的。鎢的沸點(diǎn)為5,700°C，這就是它主要用于電燈泡的原因。

純凈形式的鎢（照片來源：©vvoe–stock.adobe.com）

在純凈狀態(tài)下，鎢要么非常軟，要么很脆，幾乎總是與其他元素結(jié)合形成以其硬度而聞名的合金。最有名的是碳化鎢，它是鎢和碳的混合物。其他組合包括高速鋼以及鈷、銅、青銅、鉻、鐵或鎳。鎢也是哈氏鎳鉬鉻高溫合金的組成部分。在所有情況下，這些合金都會(huì)產(chǎn)生極其堅(jiān)硬的材料。

發(fā)展

鎢3D打印技術(shù)

目前，鎢的加工采用兩種工藝。激光粉末床熔融(DMLS)使用紅外激光熔化粉末并組裝各層。最初，打印鎢由于熔點(diǎn)高而面臨技術(shù)困難。然而，通過將純鎢粉與鎳鐵或鎳銅相結(jié)合，這些問題得到了克服。第二個(gè)過程是“粘合劑噴射”。在這種情況下，ExOne與一家材料制造商合作開發(fā)了一種用于機(jī)械的銅鎢復(fù)合金屬。EBM工藝也可以成功地應(yīng)用于鎢。該工藝的優(yōu)點(diǎn)是金屬可以在這里預(yù)熱，從而可以避免變形和殘余應(yīng)力。

可以使用鎢鎳鐵合金制造復(fù)雜零件。（照片來源：Gesellschaft für Wolfram Industrie GmbH）

鎢3D打印的應(yīng)用和優(yōu)點(diǎn)

由于其耐熱特性，鎢主要用于航空航天和國(guó)防工業(yè)。鎢經(jīng)常出現(xiàn)在火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴、工具、飛機(jī)渦輪葉片或武器頭中。在醫(yī)療領(lǐng)域，鎢也是MRI掃描儀或輻射防護(hù)的一個(gè)有趣的選擇，因?yàn)樗哂蟹垒椛涞奶匦?。此外，鎢還用于汽車行業(yè)、化學(xué)工業(yè)，甚至業(yè)余愛好應(yīng)用。它也存在于離子產(chǎn)生裝置中，包括陰極和陽(yáng)極。

鎢具有良好的耐腐蝕性，吸收X射線和伽馬射線，并且能耐大多數(shù)酸。此外，這種重金屬具有生物相容性。由于其耐腐蝕、耐侵蝕性以及導(dǎo)熱性，鎢合金可用于鋁的鑄造過程。總體而言，這種材料的特性使其可用于許多應(yīng)用領(lǐng)域。

市場(chǎng)領(lǐng)先企業(yè)

有多家公司致力于3D打印鎢。其中領(lǐng)先者之一是瑞典公司H?gan?s AB，該公司使用碳化鎢鈦?zhàn)鳛榛旌咸蓟锾砑觿糜谇邢鞴ぞ吆蜕a(chǎn)鎢基燒結(jié)碳化物。GE Additive是金屬3D打印領(lǐng)域的主要參與者，也在對(duì)包括鎢在內(nèi)的不同材料進(jìn)行研究。ExOne是Desktop Metal的一部分，以其粉末粘合技術(shù)而聞名，也適用于重金屬。EOS等其他公司負(fù)責(zé)圍繞這種金屬的眾多項(xiàng)目。3D Systems一年前創(chuàng)建了鎢的打印參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)許可證，在DMP Flex 350 3D機(jī)器上打印。

編譯整理：3dnatives