F75 CoCrMo概述

1.1 通用特征

钴基合金早已被普遍的利用在刻薄的范畴，曩昔因此熔融锻造来作为可产业化的制程。Arcam公司的电子束熔炼将和锻造手艺成为间接合作的敌手，在钴基合金建造成庞杂整机的另外一个可行性的挑选。大大都钴基超合金锻造的熔融锻造都是在开放的大气氛围中停止锻造，但Arcam公司的电子束熔炼进程是在真空环境下，供给了可节制的环境并使加工整机资料机能更优越。钴铬钼合金普遍的用于医疗用植入物装配，出格合用于高硬度或高抛光、极耐磨资料的合金。钴铬钼合金的利用法式如膝枢纽植入物的首选资料，金属对金属髋枢纽和口腔修复中的配件。

钴合金的机能在航空和陆上燃气轮机中也起侧重要的感化，固然真空锻造镍合金在古代航空涡轮策念头的耐热部件中据有主导地位，但钴合金凡是被指定用于产业气体涡轮机的燃料喷嘴和叶片等出格刻薄的利用场所。Arcam公司的ASTM F75是一种非磁性的钴铬钼合金，具备高强度、耐侵蚀、耐磨的特征，普遍的利用于骨科和牙科植入体，和高度抛光的部件包含股骨柄置换髋枢纽和膝枢纽髁，其余另有钴医疗植入物包含髋臼杯和胫骨托盘。在一切环境下，出格是在髋枢纽部件，资料品质是很重要的，由于这些植入物整机是蒙受重负荷和频频的委靡。

1.2特征

Arcam公司的ASTM F75 CoCrMo合金也合用于塑料件的注塑出产用的高速打针用模具，其高硬度的材质和良好的资料品质可许可抛光组件达到光学或镜面品级，并确保模具的寿命。这些模具能够建造成庞杂的多少外形，并且建造随形冷(冷却旱路靠近产物的外表)，进一步进步模具的利用寿命和进步出产率，和整机和其外表的品质。

1.3利用

钴铬钼合金的典范利用

–燃气轮机

–整形内科植入物

–牙科植入物

1.4粉末规格

Arcam公司的ASTM F75 CoCrMo合金粉末是接纳气体雾化和化学成分合适ASTM F75规范规格出产的来做为电子束堆积利用的，粉末的颗粒巨细为45 - 100微米(mm)，最小颗粒尺寸的限定保障了粉末的宁静处置(太小的粉末有尘暴风险)。请参阅Arcam公司的MSDS(资料宁静数据表)对Arcam ASTM F75 CoCrMo合金的处置和宁静的更多信息。

1.5化学成分

以下表1. 有关Arcam ASTM F75 与ASTM F75的比拟表，注重到余量是钴元素。

资料中含的钴和铬(Co, Cr)都是低蒸气压资料易在烧结进程蒸发

计较密度：热等静压(HIP)>8.29 🍷g/cc (MIM烧结有孔隙(xi)能(n🐲eng)够低于此数字(zi))

1.6机器机能

以下表2. 有关Arcam ASTM F75 与ASTM F75的机器机能比拟表

图2. Arcam ASTM CoCr F75耐委靡测(ce)试的规范；上图为公制MPa；下图为美制KS♊I

2.后处置

2.1接纳金属打针成形

保举利用POM喂料体系，并接纳酸催化脱脂，由于CoCrMo三元合金对碳的敏理性，必然要确保脱除粘结剂清洁，并严酷节制碳含量不能超标以避免尺寸变异和机能变差；但碳含量太低硬度也会随着不够，强度变差，烧结曲线的设定倡议不要跑到高真空段太久。烧结最高温度倡议最少要在1250~1300℃规模内，并有最少3小时以上的保温以增添资料的致密度。由于大中华区的烧结炉前提不尽不异，Dr. Q没法切确奉告列位准确的烧结前提，可是处置过BASF Panacea这支资料的厂家，应当就不目生烧结的参数变更，注重到致密化的最高烧结温度乃至要达到6小时以确保MIM件密度到位，请注重！

2.2热处置

颠末3D打印的产物必须接纳以下两种热处置体例

1ꩲ. 若🍸是(shi)有须(xu)要，热等静压(ya)是(shi)一个(ge)增添密度的制程，请按照：1200℃, 1000ba, 氩气(qi)保压(ya)240分钟。

2. 均质化热外理(HOM)，请按照照以内参数设(she)置：1220℃, 0.7~0.9 mba, 氩气保(bao)压(ya)(ya)൲240小时；又被称为急冷(leng)由1220℃到760℃，应(ying)该在(zai)8半小时内。这一类速度(du)慢(man)加热的(de)指(zhi)标是想要避免(mian)出现消(xiao)融到基底的(d🌞e)碳沉积(ji)并修(xiu)复显微页面布局的(de)均质性，压(ya)(ya)减(jian)随着EBM内容(rong)因打(da)印(yin)出累积(ji)的(de)不评均状况(塑料粉丝打(da)疫苗轧制亦接纳孩(hai)子此工序加工)

2.3 切削

3D堆积(ji)的(de)F75有很好的(de)切削机能，整(zheng)机能够接(jie)纳(na)传统的(de)机器加工来(lai)移除资(zi)料。同(tong)时(shi)也(ye)许(xu)可抛(pao)光达(da)到镜面或光学品级(ji)的(de)滑腻外表。(固然必须颠末HIP消弭外部孔隙后，这(zhei)﷽和MIM整(zheng)机的(de)后天(tian)缺失是一(yi)样的(de)，3D打印和堆积(ji)体例都有如许(xu)的(de)分层与(yu)孔隙)

2.4 微观布局

若是不颠末热处置和调质处置(HIP+HOM)，以电子束堆积的3D打印体例的F75整机的显微布局能够很等闲的察看到具备层状布局，这是由于碳堆积在晶界的地位。热处置能够改变这类不平均的景象使碳从头消融到布局中。

以下微观布局是未经热处置和热处置以后，在Z标的目的的显微布局变更，碳含量较多的地域显现出较高的硬度。

图3.刚(gang)实(shi)现堆积后(hou)的(de)整(zheng)机Z标的(de)目的(de)截面(mian)的(de)微(wei)布局；左50x(白色尺标显(xian)现200um)、右 100x(白色尺标显(xiaಌn)现100um)

颠末热等均压与均质处置后显微布局改变成为平均状况(等轴晶体)，碳从头消融到基地晶粒中使得整机脆性下降而延展性变好，这里也看不到有任何的孔洞。

图4.经热处置后(hou)的(de)整机Z标的(de)目的(de)截面的(de)微布局；左(zuo)5🐷0x(白(baꦚi)色尺标显现200um)、右(you) 100x(白(bai)色尺标显现100um)