[發(fā)明專(zhuān)利]一種適用于強(qiáng)化激光選區(qū)熔化成形CoCrWMo合金的熱處理方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010065510.2
• 申請(qǐng)日: 2020-01-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111270106A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖志瑜;班樂(lè);張榮;柳中強(qiáng);陳衛(wèi)東;溫利平;陳進(jìn)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華南理工大學(xué);佛山市歲之博新材料科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C22C19/07
• 分類(lèi)號(hào): C22C19/07;C22C1/04;C22F1/10;C22C30/00;C22F1/02
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡克永

本發(fā)明公開(kāi)了一種適用于強(qiáng)化激光選區(qū)熔化成形CoCrWMo合金的熱處理方法；熱處理工藝包括：CoCrWMo零件由選區(qū)激光熔化成形后，進(jìn)行固溶處理，具體是將所述零件在1180～1200℃保溫1～2h，進(jìn)行水冷；對(duì)已固溶處理的選區(qū)激光熔化成形CoCrWMo合金進(jìn)行時(shí)效處理，具體是730～760℃保溫10～12h，最后進(jìn)行空冷。該熱處理后的激光選區(qū)熔化成形CoCrWMo合金具有優(yōu)異的綜合力學(xué)性能，室溫下抗拉強(qiáng)度≥1060MPa，屈服強(qiáng)度≥800Mpa，顯微硬度≥420HV，斷后延伸率≥10％，在兼顧斷后伸長(zhǎng)率的同時(shí)顯著提高強(qiáng)度及硬度，遠(yuǎn)高于該合金沉積態(tài)水平。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于增材制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于強(qiáng)化激光選區(qū)熔化成形CoCrWMo合金的熱處理方法。

背景技術(shù)

鈷鉻合金由于其優(yōu)良的力學(xué)性能、耐腐蝕性能、耐磨性能和生物相容性及金瓷結(jié)合性，廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)療領(lǐng)域。激光選區(qū)熔化成形作為一種新型增材制造技術(shù)，具有制造精度高、工藝簡(jiǎn)單可成形結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件等優(yōu)點(diǎn)，從而滿足醫(yī)療植入體的定制化要求，具有很大的臨床應(yīng)用前景。

眾所周知，金屬植入件應(yīng)用在臨床上除了需要滿足生物醫(yī)用的安全性以外，必須要有一定的強(qiáng)度、硬度，使植入件具有良好的使用壽命。而目前采用激光選區(qū)熔化成形的零件無(wú)法實(shí)現(xiàn)全致密，且成形過(guò)程中由于快速的加熱和冷卻，殘余應(yīng)力較高，影響其力學(xué)性能。

根據(jù)鈷鉻合金的相圖，合金在升溫過(guò)程中會(huì)發(fā)生HCP相向FCC相的轉(zhuǎn)變，而室溫下的熱力學(xué)穩(wěn)定相為HCP相，顯然，在快速冷卻速度下由FCC向HCP 轉(zhuǎn)變十分困難。所以，在大多數(shù)鈷鉻合金中，F(xiàn)CC亞穩(wěn)相在室溫下占據(jù)優(yōu)勢(shì)，而HCP結(jié)構(gòu)增加會(huì)使材料的強(qiáng)度硬度提高、磨損率降低，延長(zhǎng)植入體的使用壽命。因此，激光選區(qū)熔化成形的CoCrWMo醫(yī)用金屬零件需要一種簡(jiǎn)單有效的熱處理方法來(lái)減輕殘余應(yīng)力和改善組織，在保證斷后延伸率符合醫(yī)用標(biāo)準(zhǔn)的情況下，達(dá)到進(jìn)一步強(qiáng)化激光選區(qū)熔化成形CoCrWMo合金的目的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種適用于強(qiáng)化激光選區(qū)熔化成形CoCrWMo合金的熱處理方法，克服目前激光選區(qū)熔化成形的零件無(wú)法實(shí)現(xiàn)全致密，且成形過(guò)程中由于快速的加熱和冷卻，殘余應(yīng)力較高，力學(xué)性能插等缺陷。

本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種適用于強(qiáng)化激光選區(qū)熔化成形CoCrWMo合金的熱處理方法：

CoCrWMo合金由選區(qū)激光熔化成形后，進(jìn)行固溶處理；固溶處理是將該 CoCrWMo合金在1180～1200℃保溫1～2h，進(jìn)行水冷；然后對(duì)已固溶處理的 CoCrWMo合金進(jìn)行時(shí)效處理；時(shí)效處理是在730～760℃保溫10～12h，最后進(jìn)行空冷。

所述選區(qū)激光熔化過(guò)程中CoCrWMo合金粉末由以下重量百分比的組分組成：

Cr：22～30％；

W：5～10％；

Mo：4～10％

Si：≤1.5％

C：0.02％

其余為Co。

上述固溶處理過(guò)程中，以8～10℃/min的升溫速率升到1180～1200℃；時(shí)效處理過(guò)程中，以8～10℃/min的升溫速率升到730～760℃。

上述CoCrWMo合金粉末的粒徑為15～45μm。

上述選區(qū)激光熔化過(guò)程中，激光功率260～300W，掃描速度700～900 mm/s，掃描間距0.8～0.1mm，鋪粉層厚0.025～0.035mm；掃描策略為旋轉(zhuǎn)掃描法。

上述選區(qū)激光熔化過(guò)程，全程使用氬氣或氮?dú)庾鞅Ｗo(hù)氣氛，氧含量小于0.3％。