[發明專利]一種增材制造技術成形高熵合金的方法

有效

• 申請號: 201710265570.7
• 申請日: 2017-04-21
• 公開（公告）號: CN107130124B
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發明（設計）人: 周香林;張咪娜;朱武智;李景昊
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C22C1/04
• 分類號: C22C1/04;B22F3/105;B33Y10/00;B33Y50/00
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

1.一種增材制造技術成形高熵合金的方法，其特征在于，分別采用選擇性激光熔化技術、激光近凈形制造技術及電子束選區熔化技術直接成形AlCoCuFeNi系高熵合金構件，確定合金成形工藝及相關組織性能，所述高熵合金的組成為AlCoCuFeNi；上述組分的原子摩爾比為：(0.8～1.1):(0.8～1.1):(0.8～1.1):(0.8～1.1):(0.8～1.1)；所選用高熵合金為氣霧化預合金粉末；預合金粉末為球形，純度不低于99.9％；

制備的高熵合金為簡單體心立方結構，顯微硬度達到429.6HV_0.2或541.17HV_0.2。

2.如權利要求1所述的增材制造技術成形高熵合金的方法，其特征在于，所述選擇性激光熔化技術工藝步驟為：

步驟一、根據高熵合金名義化學成分中的各元素摩爾比進行配比，采用氣霧化制得高熵預合金粉末；

步驟二、在計算機上建立零件三維模型，將所述零件模型轉成STL格式文件并導入到選擇性激光熔化快速成形設備中；

步驟三、將步驟一制得的預合金粉末置于選擇性激光熔化成形設備中的供粉缸里，并將金屬基板置于選擇性激光熔化成形設備中的工作缸中同時對其進行調平；

步驟四、進行選擇性激光熔化成形過程中，激光功率為150～250W，掃描速度為600～1200mm/s，粉層厚度為0.03～0.06mm，掃描間距為0.02～0.06mm，成形時用惰性氣體保護防止粉末發生氧化。

3.如權利要求2所述的增材制造技術成形高熵合金的方法，其特征在于，步驟一中氣霧化預合金粉末選擇篩分粒徑為15～75μm的合金粉末，步驟四成形時所用惰性氣體為Ar氣。

4.如權利要求2所述的增材制造技術成形高熵合金的方法，其特征在于步驟四成形過程中的掃描路徑為分組變向式，即奇數層時，掃描方向平行于x軸；偶數層時，掃描方向平行于y軸；分層換向對材料進行掃描，依次疊加得到成形件。

5.如權利要求1所述的增材制造技術成形高熵合金的方法，其特征在于，所述激光近凈形制造技術包括如下步驟：

步驟一、將根據所述高熵合金名義化學成分中的各元素摩爾比進行配比，采用氣霧化制得高熵預合金粉末，將其加入激光近凈形制造設備的送粉器中；

步驟二、在計算機上建立零件三維模型，將所述零件模型轉成STL格式文件并導入到激光近凈形制造設備中；

步驟三、進行激光近凈形制造過程中，激光功率為1.5～2.5kW，掃描速度為230～260mm/min，光斑直徑為3～4mm，搭接間距為1～2mm，送粉速率為1～3g/min，成形時用惰性氣體保護。

6.如權利要求5所述的增材制造技術成形高熵合金的方法，其特征在于，步驟一中氣霧化預合金粉末選擇篩分粒徑為50～175μm的合金粉末，步驟三成形時所用惰性氣體為Ar氣。

7.如權利要求1所述的增材制造技術成形高熵合金的方法，其特征在于，所述電子束選區熔化技術包括如下步驟：

步驟一、將根據所述高熵合金名義化學成分中的各元素摩爾比進行配比，采用氣霧化制得高熵預合金粉末，將粉末連同金屬基板置于電子束選區熔化設備成型室中，并進行調平；

步驟二、在計算機上建立零件三維模型，將所述零件模型轉成STL格式文件并導入到電子束選區熔化成形設備中；

步驟三、采用散焦電子束對粉層進行快速掃描以預熱到特定溫度后，采用聚焦電子束進行選區熔化粉末，采用分組變向式逐層掃描，依次疊加得到成形件；成形過程中，預熱溫度為650～800℃，電子束束流為3～15mA,掃描速度0.3～1.5m/s，鋪粉層厚度為0.05～0.80mm，掃描線間距為0.15～0.06mm。

8.如權利要求7所述的增材制造技術成形高熵合金的方法，其特征在于，步驟一中氣霧化預合金粉末選擇篩分粒徑為30～125μm的合金粉末，步驟三成形時所用惰性氣體為He氣。