[發明專利]一種用于增材制造的銅合金粉末及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201910086728.3
• 申請日: 2019-01-29
• 公開（公告）號: CN109794602A
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發明（設計）人: 史見;蘭亞洲;李哲;于全成
• 申請（專利權）人: 西安國宏天易智能科技有限公司
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00;B33Y70/00;C22C9/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明公開了一種用于增材制造的銅合金粉末及其制備方法和應用，采用Cr、Nb和Cu按照特定比例混合得到的銅合金粉末，利用3D打印成型工藝，在3D打印成型過程中，高溫時Cr與Cu形成α固溶體，隨溫度降低，Cr在銅中的固溶度急劇減少，析出Cr?粒子相，Cu?Nb屬難熔合金，固態互溶度有限，而Nb與Cr將形成金屬間化合物，因此在Cu?Cr?Nb體系中，Nb將以Nb?Cr化合物NbCr2的形式分布于基體中，使得粉末熔點降低，從而能適用于增材制造成形技術中，降低了成型溫度，并且得到的材料的密度為8.5?8.9g/cm³，抗拉強度為300?350MPa，斷后伸長率為20?30％，屈服強度為250?300MPa，滿足增材制造成型要求。

技術領域

本發明屬于金屬粉末材料技術領域，涉及一種用于增材制造的銅合金粉末及其制備方法和應用。

背景技術

Cu-Cr-Nb銅合金具有優良的物理、化學和力學性能；是一種具有良好的導電、導熱性和較高強度的銅合金。廣泛應用于航空、航天發動機燃燒室。由于航空、航天領域的不斷發展，對復雜結構件的需求增多，通過傳統機加工藝成形已無法滿足需求。

隨著工業化的不斷改進，增材制造在以上領域均得到了廣泛的應用。增材制造的工作原理，使其在復雜結構零件的制作中有著得天獨厚的優勢。也就是說，造型及結構越復雜的零件，使用3D打印的方式進行制造生產就越有優勢。目前可直接成形金屬零件的快速成形方法主要有三種：SLM(選擇性激光熔化成形)，SLS(選擇性激光燒結)，激光熔覆(LC)。SLM(Selective laser melting)是金屬粉末的快速成型技術，能直接成型出接近完全致密度的金屬零件，不需要黏結劑，成形的精度和力學性能都比SLS、LC要好，因此越來越廣泛被應用于3D打印。SLM(選擇性激光熔化成形)是基于離散-堆積理念的增量制造技術，與傳統的去除材料加工方法相反，利用高能束激光逐層選擇性地熔化金屬粉末，堆積成形金屬零件，具有生產周期短、零件幾何形狀復雜和材料加工種類繁多等明顯優勢。

而目前國內航空發動機銅合金零部件使用機加工方式進行，過程繁瑣且周期漫長，隨著復雜結構件的增加，機加工已無法滿足需求；增材制造可解決復雜結構件的成形，但國內目前無可直接成形的銅合金金屬粉末材料。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于增材制造的銅合金粉末及其制備方法和應用，以克服現有技術的不足。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種用于增材制造的銅合金粉末，按質量百分比計，包括Cr粉末：4％～10％，Nb粉末：4％～10％，余量為Cu粉末和不可避免雜質，不可避免雜質總量不超過0.061％。

進一步的，Cr粉末、Nb粉末和Cu粉末粒度均為15～150μm。

進一步的，不可避免雜質包括O元素和N元素。

進一步的，O元素百分占比≤0.06％，N元素百分占比≤0.001％。

一種銅合金粉末的制備方法，包括以下步驟：

步驟1)、按質量百分比分別稱取以上材料；

步驟2)，將步驟1)所得材料進行烘干脫氧處理；

步驟3，將步驟2)烘干后的材料進行研磨后得粒度為15～150μm的混合粉末，即得用于增材制造的銅合金金屬粉末材料。

進一步的，烘干處理過程在150～200℃下保溫1～3h，且烘干處理在真空保護環境中進行。