[發(fā)明專利]一種高熵合金選區(qū)激光熔化增材制造的原料粉末制備方法

有效

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• 申請日: 2018-10-23
• 公開（公告）號: CN111168053B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐連勇;林丹陽;荊洪陽;韓永典;呂小青;趙雷
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00;B22F3/105;B22F10/28;B33Y10/00;B33Y70/00;C22C1/04;C22C30/00
• 代理公司: 天津創(chuàng)智天誠知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王秀奎

本發(fā)明提供一種高熵合金選區(qū)激光熔化增材制造的原料粉末制備方法，采用原料混合的方法，將合金粉末或單質(zhì)金屬粉末與合金粉末配合，得到高熵合金粉末，使得所述高熵合金粉末中的各組成粉末的熔點趨于相近，所述高熵合金粉末當(dāng)中各金屬元素的摩爾數(shù)相同；本發(fā)明還公開了所述高熵合金選區(qū)激光熔化增材制造的原料粉末制備方法在選區(qū)激光熔化原位增材制造高熵合金工藝中的應(yīng)用，得到高熵合金產(chǎn)品成型效果良好，無氣孔及宏觀裂紋。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于合金材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高熵合金選區(qū)激光熔化增材制造的原料粉末制備方法。

背景技術(shù)

高熵合金的概念是近年來被提出的一種全新的合金設(shè)計理念。不同于以往單一主元或兩主元的傳統(tǒng)合金，其通常由5種或5種以上的元素構(gòu)成，并且每種元素的含量在5％～35％之間，最常見的是等摩爾比混合的高熵合金。這種合金設(shè)計方式會充分提高合金系統(tǒng)中的熵值，因此被稱為高熵合金。高熵合金具有一系列優(yōu)異性能，例如較高的硬度、較大的抗拉強(qiáng)度、耐磨及耐腐蝕性能等。

激光增材制造技術(shù)由于其適用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件制造、近凈成型等優(yōu)勢近年來受到越來越多的關(guān)注，激光增材制造在高熵合金制備領(lǐng)域的應(yīng)用也成為近年來的研究重點。激光增材制造主要有兩大分支，分別是激光熔化沉積技術(shù)(LMD)和選區(qū)激光熔化技術(shù)(SLM)。LMD技術(shù)成型速度快且尺度大，但是成型精度較差，通常需要機(jī)加工后處理。相比于LMD技術(shù)，SLM技術(shù)所制造零件精度極高，通常加工誤差在30微米以內(nèi)。其原理是使用激光作為熱源，采用幾何切片方式進(jìn)行逐層鋪粉打印。因此，SLM技術(shù)將成為未來高熵合金復(fù)雜及精密構(gòu)件的主要制造方式，值得對其成型工藝及方法進(jìn)行深入研究。

然而目前國內(nèi)增材制造粉末生產(chǎn)體系尚不完善，進(jìn)行高熵合金增材制造用的合金粉材需要浪費巨大產(chǎn)能進(jìn)行定制，成本極高。并且合金粉末成分固定，不利于合金開發(fā)過程中的成分調(diào)整。直接使用單質(zhì)粉末進(jìn)行原位SLM制造又面臨各單質(zhì)粉熔點及沸點差異較大的問題，因此在打印過程中，熱輸入低至可以使低熔點金屬單質(zhì)熔化時無法熔化高熔點金屬元素而形成未熔化顆粒，而熱輸入高至高熔點元素完全融化時，低熔點金屬單質(zhì)由于過熱會產(chǎn)生蒸發(fā)，氣體無法溢出熔池將產(chǎn)生氣孔。因此，直接使用單質(zhì)混合粉無法得到無缺陷或少缺陷的打印件。因此，提出一種高熵合金原位SLM制造所需粉材的廉價合理的配制方法將極大的加快高熵合金開發(fā)速度，并降低生產(chǎn)成本。對于高熵合金理論體系的完善和SLM技術(shù)的發(fā)展都具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高熵合金選區(qū)激光熔化增材制造的原料粉末制備方法，提高了合金開發(fā)效率，得到了致密的高熵合金組織，使SLM原位合成高熵合金成為可能，可以得到具有良好力學(xué)性能的產(chǎn)品。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種高熵合金選區(qū)激光熔化增材制造的原料粉末制備方法，采用原料混合的方法，將合金粉末或單質(zhì)金屬粉末與合金粉末配合，得到高熵合金粉末，使得所述高熵合金粉末中的各組成粉末的熔點趨于相近，所述高熵合金粉末當(dāng)中各金屬元素的摩爾數(shù)相同；

上述技術(shù)方案中，所述原料混合的方法為，將混合單質(zhì)金屬粉末與M-X合金粉末和/或N-Y合金粉末和/或X-Y合金粉末進(jìn)行混合，得到高熵合金粉末，將混合后的金屬粉末在真空烘干機(jī)烘干，烘干完成后密封保存，所述混合單質(zhì)金屬粉末當(dāng)中至少包含F(xiàn)e、Co、Ni三種金屬單質(zhì)粉末中的兩種，所述M-X合金粉末為M金屬元素與X形成的合金粉末，所述M金屬元素為所述高熵合金中熔點最高的金屬元素，其中X為所述混合單質(zhì)金屬粉末當(dāng)中出現(xiàn)的至少一種金屬元素，所述N-Y合金粉末為N金屬元素與Y形成的合金粉末，所述N金屬元素為所述高熵合金中熔點最低的金屬元素，其中Y為所述混合單質(zhì)金屬粉末當(dāng)中出現(xiàn)的至少一種金屬元素，所述混合后的金屬粉末當(dāng)中各金屬元素的摩爾數(shù)相同；