Al 3104 粉末 は、レーザー粉末床溶融やバインダージェッティングのような様々な金属積層造形プロセスで使用されるアルミニウム合金粉末である。優れた機械的特性、耐食性、溶接性を備えています。Al 3104 粉末の主な特性および用途には以下が含まれます：
Al 3104 粉の種類と特徴
| パウダータイプ | 特徴 |
|---|---|
| ガス噴霧 | 球状形態、良好な流動性、AMに一般的 |
| 霧化された水 | 不規則な形、衛星粒子、安い |
| プラズマ霧化 | 非常に球形で滑らかな表面、優れた流動性 |
Al 3104 粉末サイズ範囲
| パウダーサイズ | 典型的な範囲 |
|---|---|
| 粒度分布 | 15～45ミクロン |
| 平均粒子径 | 25～35ミクロン |
Al 3104 粉末の用途
| 申し込み | 詳細 |
|---|---|
| 航空宇宙 | エンジン部品、構造部品 |
| 自動車 | シャシー、トランスミッション部品 |
| メディカル | インプラント、補綴 |
| 消費財 | スポーツ用品、電子機器 |
Al 3104 の粉の指定
| パラメータ | 仕様 |
|---|---|
| 密度 | 2.73 g/cc |
| 融点 | 615℃前後 |
| 構成 | Al 97.5%、Mn 0.5～1.5%、Cu 0.8～1.3% |
| 流量 | >50gで25秒以上（ホール流量計） |
| タップ密度 | 理論密度の>80% |
| 含水率 | <0.2 wt% |
Al 3104 粉末 供給者
| サプライヤー | 所在地 | 価格帯 |
|---|---|---|
| エーピーアンドシー | カナダ | $50〜$150/kg |
| カーペンター | アメリカ | $75〜$200/kg |
| イーオーエス | ドイツ | $100〜$250/kg |
| LPWテクノロジー | 英国 | $60〜$180/kg |
価格帯は注文量と地域によって異なる。カスタム合金はより高価です。
Al3104パウダープリンターの設置および操作方法
設置、操作、後処理は、使用するAMプロセスによって異なる：
| プロセス | 設置の必要性 | オペレーション | 後処理 |
|---|---|---|---|
| バインダー噴射 | 安定したプラットフォーム、排気、ソフトウェア | パラメータ最適化試験 | 硬化、焼結、浸透 |
| 体外式除細動器 | 電源、位置決めシステム、筐体 | キャリブレーション、ビルド・パラメーター・チューニング | 切削、機械加工、熱処理 |
| PBF | レーザー装置、チャンバー、ふるい分けシステム | パラメータ選択、最適化 | サポート除去、ストレス解消、ホットアイソ |
Al 3104 パウダープリンターのメンテナンス
| アクティビティ | 頻度 | 詳細 |
|---|---|---|
| ストレージ | 常に | 密閉容器に入れ、涼しく乾燥した場所に保管すること。 |
| ふるい分け | 再利用前 | 150～250ミクロンのメッシュで大きな粒子を除去 |
| ブレンド | 必要に応じて | 均質化と分離の解消 |
| パウダーリサイクル | 10回まで | 安定した品質のため、新鮮なパウダーと混ぜて再利用 |
正しいAl 3104粉末メーカーの選択
Al 3104 粉末のサプライヤーを選択する際は、以下の 基準を考慮してください：
- 品質管理記録と粉末の形態および組成の一貫性
- 金属AMに関する技術的専門知識と顧客サービス
- 合金をカスタマイズし、品質テストを実施する能力
- 生産能力とリードタイムの規模
- 競争力のある価格と最小発注量
- AM業界での評判と経験
- 輸送と出荷のための近接性とロジスティクス
Al 3104 粉末の長所と短所
| メリット | デメリット |
|---|---|
| 優れた強度対重量比 | 鋼合金より低い最高温度 |
| 良好な耐食性 | 後処理によって特性が変化することがある |
| 融接による溶接が可能 | ポロシティの欠陥はAMビルドで発生する可能性がある。 |
| チタン合金より比較的安価 | 鋼鉄よりも低い硬度と耐摩耗性 |
| 様々なサプライヤーから入手可能 | リサイクルは時間の経過とともに不純物を混入させる可能性がある |
積層造形におけるAl 3104粉末の用途
Al 3104は、一般的に3Dプリント用部品として使用される：
- 航空宇宙エンジンブラケット、油圧マニホールド、UAV部品
- 自動車ブレーキディスク、パワートレイン部品、シャシー部品
- 産業用ロボットアーム、治具、固定具、プロセス機器
- 建築装飾格子構造、クラッディングパネル
- 医療歯冠、頭蓋インプラント、補綴物
- 消費者電子機器ハウジング、スポーツ用品、ドローン本体
優れた強度、耐食性、溶接性により、Al 3104は産業全般の厳しい用途に適しています。部品は軽量格子設計で最適化できます。この材料は、プロトタイプ用のエキゾチック合金よりも安価です。
Al 3104 粉末組成
AMに使用されるAl 3104粉末の典型的な組成は以下の通りである：
- アルミニウム：97.5 %
- マンガン: 0.5 - 1.5%
- 銅: 0.8 - 1.3%
マンガンは固溶体強化により強度を高める。銅は被削性を向上させる。マグネシウム、シリコン、亜鉛、チタンなどの他の合金元素も微量に含まれることがある。パウダー・メーカーは、一貫した特性を実現するため、厳密な組成管理を行っています。
合金元素が Al 3104 の特性に与える影響
Al3104粉末中の合金元素は、AMで加工した場合の微細構造と特性に影響を与える：
- マンガンは固溶体強化によって降伏強度と硬度を高める。また、加工性も向上させる。
- 銅は強度を高め、析出硬化熱処理を容易にする。耐食性は若干低下する。
- マグネシウムは、人工時効中の時効速度を制御し、強度を高める。また、溶接性も助けます。
- シリコンは共晶相を改質し、溶融溶接の流動性を向上させる。微量以上に存在すると脆化を引き起こす。
As-Printed Al 3104部品の微細構造
DMLSやSLMのようなPBFプロセスを用いて印刷されたAl 3104部品の微細構造は、以下のように構成されている：
- 急冷凝固とエピタキシャル成長による微細なセル状サブグレイン構造
- 柱状粒に囲まれたメルトプール内部の小さな等軸粒
- 高い転位密度とセル境界での元素偏析
- CuAl2相やAl-Mn相のような合金元素の析出
- 非平衡凝固による長距離秩序の欠如
熱間静水圧プレスや熱処理のような後処理は、結晶粒組織や合金元素の分布を大きく変化させる。
粒子形状がAl 3104粉末の性能に与える影響
- 滑らかな表面形態を持つ球状粒子は、良好な流動性、展延性、充填密度を示す。その結果、安定した層厚と均一な溶融が得られます。
- サテライト形成のある不規則な粉末粒子は流動性が悪い。これは堆積中の散乱損失や不適切な溶融につながる。
- 細かい粒子と粗い粒子が混在する粒度分布は、未溶融粉体の巻き込みを減少させます。30ミクロン以上の広範な粒度分布は、表面仕上げ不良の原因となります。
- 不純物が蓄積しやすく、再利用時に変形しやすい不規則な形状に比べ、球状のAl 3104粒子では粉末のリサイクル性が最大10倍高くなります。
Al3104粉末床AMの重要プロセスパラメータ
| パラメータ | 典型的な範囲 | 効果 |
|---|---|---|
| レイヤーの厚さ | 20 - 50 μm | 解像度、造形時間、粉体圧密 |
| レーザー出力 | 100 - 500 W | エネルギー投入、溶解、欠陥 |
| スキャン速度 | 500 - 2500 mm/s | 凝固速度論、気孔率 |
| ハッチの間隔 | 0.08 - 0.12 mm | トラック間の接着、密度 |
| レイヤー間のオフセット | ~層厚50% | 層間の接着強度 |
Al 3104 AM部品の後処理方法
後加工は、Al 3104 AM部品の応力を緩和し、特性を改善し、寸法精度を達成するために使用されます：
| 方法 | 目的 | 手続き |
|---|---|---|
| 熱間静水圧プレス | 空隙を閉じ、構造を洗練させる | 550℃で加圧加熱 |
| 溶液処理 | 沈殿物の溶解 | 520℃でソークし、急冷する。 |
| 人工老化 | 析出硬化 | 170℃に加熱し、10時間保持する。 |
| T6熱処理 | 強さの最大化 | 溶液処理、クエンチ、人工エージング |
| 表面仕上げ | 表面仕上げの改善 | サンドブラスト、ガラスビーズピーニング、CNC研磨 |
よくあるご質問
Q: AMで使用する Al 3104 粉末の推奨粒径は？
A: 添加製造に使用される Al 3104 粉末の粒度範囲は 15～45 ミクロン、平均 25～35 ミクロンが一般的です。これにより、良好な充填性と流動性が得られます。
Q: デスクトップの金属プリンターでAl 3104を3Dプリントできますか？
A: はい、Al 3104 粉末は、流量、密度、粒度分布などの仕様を満たせば、卓上型バインダージェッ トおよび PBF システムで使用できます。適切な印刷パラメータを開発する必要があります。
Q: 印刷したままの Al 3104 部品の機械的特性を教えてください。
A: 印刷状態の Al 3104 部材は通常、引張強さ 300-350MPa、降伏強さ 220-270MPa、伸び 5-8%、硬さ 80HB 前後です。この特性は、熱処理によってさらに向上させることができます。
Q: Al 3104 粉末は、AM後に熱間静水圧プレスが必要ですか？
A: HIPは、PBFプロセスで印刷されたAl 3104部品の内部ボイドや気孔を塞ぐのに役立ちます。また、残留応力を緩和します。HIPは疲労が重要な用途に推奨されます。クリティカルでない用途では、オプションとなる場合があります。
Q: 融接を使用して、Al 3104 AM部品を溶接できますか？
A: はい、Al 3104は、MIG、TIG、レーザー溶接のような プロセスで非常に良好な溶接性を示します。入熱を制御し、溶加材を使用することで、凝固割れを避けるよう注意する必要があります。溶接後の熱処理により応力を緩和することができます。
Q: 未使用の Al 3104 粉末は、AM にどのくらい保存できますか？
A: 未使用の Al 3104 粉末は、適切に密閉された容器に入れ、低温で乾燥した保管条件下で、流動性と特性を維持したまま 1 年まで保管できます。それ以上の長期保管は、酸化やケーキングの問題を引き起こす可能性があります。
要約すると、Al 3104は、その多様な特性、溶接性、耐食性、およびエキゾチック合金に対するコスト優位性により、自動車、航空宇宙、産業、および医療分野にわたる要求の厳しい積層造形用途向けの優れたアルミニウム合金粉末です。適切な粉末特性評価、AMプロセスパラメータ、および後処理は、この合金を使用して複雑な印刷部品のための完全な材料能力を達成するための鍵である。
