[發(fā)明專利]一種3D打印用球形鈦鎳形狀記憶合金粉末的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710070666.8
• 申請(qǐng)日: 2017-02-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106825594B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張鵬;高鑫;高正江;張飛;馬騰;張建;李建群
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中航邁特粉冶科技（北京）有限公司
• 主分類號(hào): B22F9/08
• 分類號(hào): B22F9/08;B22F1/00
• 代理公司: 北京華誼知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11207
• 代理人: 王普玉

一種3D打印用球形鈦鎳形狀記憶合金粉末的制備方法，屬于3D打印技術(shù)領(lǐng)域。步驟為：在真空狀態(tài)或惰性氣體保護(hù)狀態(tài)下，采用鈦鎳合金棒作為感應(yīng)電極，電極棒旋轉(zhuǎn)向下進(jìn)入錐形線圈；在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中棒料尖端在錐形線圈中受到感應(yīng)加熱作用而逐漸熔化形成熔滴或熔體液流，在重力作用下熔滴或熔體液流直接流入錐形線圈下方霧化器；經(jīng)過(guò)高壓氣體作用將熔滴或熔體液流破碎成小液滴，小液滴在飛行過(guò)程中，通過(guò)自身表面張力球化凝固成金屬粉末。優(yōu)點(diǎn)在于：粉末球形度高；成分均勻；非金屬夾雜含量低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于3D打印技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種3D打印用球形鈦鎳形狀記憶合金粉末的制備方法。

背景技術(shù)

鈦鎳形狀記憶合金憑借其特異的形狀記憶效應(yīng)與超彈性、高阻尼性、高耐腐蝕性、優(yōu)良的生物相容性等特點(diǎn)，成為備受關(guān)注的新型功能材料。然而鈦鎳合金的高熔點(diǎn)、高活性及較差的機(jī)加工性能差嚴(yán)重制約了合金的性能提高和應(yīng)用推廣。

3D打印作為一種計(jì)算機(jī)輔助成型的精密制造技術(shù)，通過(guò)計(jì)算模擬、連續(xù)堆積的方式，實(shí)現(xiàn)從金屬粉末原材料到復(fù)雜結(jié)構(gòu)的近凈成形。該項(xiàng)技術(shù)的出現(xiàn)為制備形狀復(fù)雜的鈦鎳記憶合金結(jié)構(gòu)件開(kāi)辟了嶄新的途徑。

其中金屬粉末的球形度越高、成分均勻性越好、雜質(zhì)元素含量控制在一定范圍內(nèi)，可獲得優(yōu)異的3D打印性能。目前鈦鎳形狀記憶合金粉末的制備方法主要通過(guò)球磨法，其制備出來(lái)的合金粉末形狀規(guī)則，合金元素分布不均勻，并且球磨過(guò)程中不可避免引入雜質(zhì)，降低合金粉末品質(zhì)及后續(xù)使用性能。為了提高粉末球形度和元素分布均勻性，有研究者使用高真空中頻感應(yīng)熔煉霧化裝置制備鈦鎳合金粉末，但合金液與熔煉坩堝接觸，也會(huì)引入雜質(zhì)。

國(guó)內(nèi)關(guān)于鈦鎳合金粉末的專利和文獻(xiàn)較少。一種鈦鎳合金粉末的制造方法，申請(qǐng)?zhí)朇N 94118227，公開(kāi)了一種利用還原擴(kuò)散法制備鈦鎳合金粉末的方法，制備出的粉末為非球形，不適合3D打印應(yīng)用。文章《氣流霧化法制備NiTi形狀記憶合金粉末》刊登于有色金屬粉末及制品，利用氣流霧化法制備NiTi合金粉末，其中金屬液和熔煉坩堝接觸，導(dǎo)致合金污染。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種3D打印用球形鈦鎳形狀記憶合金粉末的制備方法，解決了粉末球形度不高和元素分布不均勻的問(wèn)題。

一種3D打印用球形鈦鎳形狀記憶合金粉末的制備方法，具體步驟及參數(shù)如下：

1、在真空狀態(tài)或惰性氣體保護(hù)狀態(tài)下，采用鈦鎳合金棒作為感應(yīng)電極，電極棒旋轉(zhuǎn)向下進(jìn)入錐形線圈，旋轉(zhuǎn)速度50-200r/min，下降速度20-150mm/min；

2、在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中棒料尖端在錐形線圈中受到感應(yīng)加熱作用而逐漸熔化形成熔滴或熔體液流，在重力作用下熔滴或熔體液流直接流入錐形線圈下方霧化器；

3、經(jīng)過(guò)高壓氣體作用將熔滴或熔體液流破碎成小液滴，小液滴在飛行過(guò)程中，通過(guò)自身表面張力球化凝固成金屬粉末。

步驟1中所述的真空狀態(tài)的真空度為10^-3Pa-10Pa，惰性氣體為氮?dú)狻鍤夂秃庵械囊环N或幾種混合氣體；

步驟1中所述的鈦鎳合金棒尖端錐度為60-120°；直徑30-100mm，長(zhǎng)度300-1000mm；

步驟2中所述的霧化器為環(huán)縫式或環(huán)孔式結(jié)構(gòu)，噴氣口結(jié)構(gòu)為直向式或拉瓦爾結(jié)構(gòu)；

步驟3中所述的高壓氣體為氮?dú)狻鍤夂秃庵械囊环N或幾種混合氣體；霧化壓力為2-6MPa；

所述制備方法制備的合金粉末為球形或者近球形，球形度為0.80-0.96；

所述制備方法制備的合金粉末相組成為有序BCC相，氧含量為200-700ppm，氮含量為0-100ppm。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：