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Al250C材料打印的高效航空熱交換器

吳鑫華院士團隊

以技術發(fā)展彌補商業(yè)空白

Al250C 材料的力學性能

Al250C 材料強度達到目前可用于3D打印的鋁合金材料中最高水平，抗拉強度穩(wěn)定達到570MPa以上，延伸率穩(wěn)定達到12%以上，制備的航空零部件通過了250℃高溫下持續(xù)5000小時的穩(wěn)定試驗，相當于發(fā)動機常規(guī)服役25年的要求。

Al250C熱處理前后樣棒室溫力學性能

吳鑫華院士團隊

3D打印常用鋁合金AlSi10Mg的屈服強度為260MPa,打印后的延伸率為4-6%，最高使用溫度小于100℃，無論從性能上還是使用溫度上，都無法滿足航空航天鋁合金產(chǎn)品的苛刻要求。

Al250C的強度接近常用AlSi10Mg系鋁合金材料強度的2倍。特別指出的是，Al250C表現(xiàn)出了優(yōu)異的高溫使用壽命，對比目前適用于金屬3D打印的Scalmalloy 鋁合金，其在250℃時的使用壽命僅為100小時，而Al250C在同樣溫度下的使用壽命超過5000小時，極大提高了使用壽命。

Al250C力學性能與其它鋁合金的對比

吳鑫華院士團隊

應用前景

倍豐科技創(chuàng)始人、澳大利亞工程院吳鑫華院士表示：高強度3D打印鋁合金在航天制造領域的應用尤為重要，主要目標是實現(xiàn)航天器減重以及縮短交付周期，從而降低綜合生產(chǎn)成本、提升綜合效益。高強度3D打印鋁合金可使航天器零件減重20-90%不等，加工周期縮短3-12個月不等。典型應用包括：衛(wèi)星射頻陣列天線支架，耦合震動阻尼器，空間站中多種支架構件如：導軌支架、測控天線支架。

同樣的優(yōu)勢也將為新能源汽車制造帶來應用價值。例如通過高強度3D打印鋁合金制造新能源汽車型材與鑄件之間等的鏈接件，減少這些產(chǎn)品之間的焊縫，提高汽車的安全性同時降低汽車的重量。3D打印應用還將減少傳統(tǒng)鑄件前期生產(chǎn)的模具用量，降低新型車研發(fā)周期與成本。

Al250C材料彌補了傳統(tǒng)6系鋁合金材料不能完全適用3D打印工藝的缺點，同時解決了傳統(tǒng)鋁合金強度低、使用溫度低等問題，是一種新型高強度鋁合金材料，具有著廣泛的應用前景。

除了在實現(xiàn)輕量化、提高綜合效益等方面的優(yōu)勢，Al250C材料還因其耐高溫、高強度特點，適合開發(fā)熱管理部件，如航空高效熱交換器（見文首圖片）。一方面在相同的耐壓條件下，可實現(xiàn)與常規(guī)AlSi10Mg鋁合金相比更薄的壁厚，更輕的重量，并實現(xiàn)更好的換熱效果；另一方面可取代原中溫環(huán)境下使用的低傳熱系數(shù)材料鈦合金和不銹鋼，實現(xiàn)減重、高效傳熱雙重提升。

Al250C粉末和打印產(chǎn)品

吳鑫華院士團隊

目前，吳鑫華院士團隊研發(fā)的Al250C 3D打印鋁合金材料已連續(xù)用于增材制造多種產(chǎn)品兩年多，獲得了來自國內外航空航天和科研等領域用戶的市場應用反饋。

用該材料制作的鋁合金3D打印結構件，更有希望替代目前航空航天上的部分鈦合金構件，達到航天航空領域降低重量與節(jié)約成本的目的。