[發(fā)明專利]一種粉末床熔融增材制造用高熵合金球形粉末及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010127048.4
• 申請(qǐng)日: 2020-02-28
• 公開（公告）號(hào): CN111318716B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅浩;李小強(qiáng);潘存良;屈盛官
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B22F9/14
• 分類號(hào): B22F9/14;B22F1/065;B33Y70/00
• 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: 羅嘯秋

1.一種粉末床熔融增材制造用高熵合金球形粉末的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)準(zhǔn)備高熵合金絲材：將Al、Fe、Ni、Ti、V單質(zhì)金屬絲纏繞絞合，外套純Cu管將纏繞金屬絲束包緊，再經(jīng)拉拔制成AlFeNiCuTiV系高熵合金絲材，將得到的高熵合金絲材表面進(jìn)行清洗處理；

(2)霧化前準(zhǔn)備：將霧化罐體抽真空，真空度小于10Pa后關(guān)閉真空泵，再通入惰性氣體至大氣壓，將高熵合金絲材通過送絲裝置送入等離子體射流交匯中心位置；

(3)等離子體霧化：開啟等離子發(fā)生器和送絲裝置，高熵合金絲材在高溫等離子體射流的高能量沖擊作用下破碎成液滴，球化冷卻成高熵合金球形粉末；

(4)粉末粒度分級(jí)及混合：將霧化得到的粉末從集粉罐中取出，對(duì)制備的球形粉末的粒度進(jìn)行分級(jí)篩選，將篩選出的粉末在雙運(yùn)動(dòng)混合裝置混合均勻，得到所需粒度范圍的高熵合金球形粉末；

步驟(1)中所述的Al、Fe、Ni、Ti、V單質(zhì)金屬絲及純Cu管的純度均大于99％；

所述的等離子發(fā)生器所用的等離子反應(yīng)氣體為惰性氣體；

步驟(3)中所述的等離子體霧化的介質(zhì)為等離子體射流；

步驟(3)中所述的送絲裝置的送絲速度為1.2～12m/min；

所述的高熵合金的化學(xué)成分通過調(diào)整單質(zhì)金屬絲的直徑和銅管的內(nèi)外徑實(shí)現(xiàn)；

所述的AlFeNiCuTiV系高熵合金絲材中，Al、Fe、Ni、Ti、V單質(zhì)金屬絲的直徑按如下公式計(jì)算：其中：D_i為任一單質(zhì)金屬絲的直徑，n_i為對(duì)應(yīng)的單質(zhì)金屬絲占高熵合金的摩爾比值，M_i為對(duì)應(yīng)單質(zhì)金屬的摩爾質(zhì)量，ρ_i為對(duì)應(yīng)單質(zhì)金屬的密度，π為圓周率；

所述的純Cu管的內(nèi)徑按如下公式計(jì)算：其中：D_內(nèi)為Cu管內(nèi)徑，ΣD_i為所有單質(zhì)金屬絲直徑總和；

純Cu管的外徑按如下公式計(jì)算：其中：D_外為純銅管的外徑，D_內(nèi)為Cu管內(nèi)徑，n_Cu為對(duì)應(yīng)的銅占高熵合金的摩爾比值，M_Cu為對(duì)應(yīng)金屬Cu的摩爾質(zhì)量，ρ_Cu為對(duì)應(yīng)金屬Cu的密度，π為圓周率；

所述的AlFeNiCuTiV系高熵合金絲材的直徑為2～3mm。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述的AlFeNiCuTiV系高熵合金絲材包括AlFeNiCuTiV高熵合金絲材和AlFeNiCuTiV0.5高熵合金絲材中的至少一種；

當(dāng)AlFeNiCuTiV系高熵合金絲材為AlFeNiCuTiV高熵合金時(shí)，AlFeNiCuTiV高熵合金絲材中Al、Fe、Ni、Ti、V單質(zhì)金屬絲的直徑與純Cu管的內(nèi)徑、外徑之比按D_Al:D_Fe:D_Ni:D_Ti:D_V:D_內(nèi):D_外＝12:10:10:13:11:25:33計(jì)算；

當(dāng)AlFeNiCuTiV系高熵合金絲材為AlFeNiCuTiV 0.5高熵合金時(shí)，AlFeNiCuTiV 0.5高熵合金絲材中Al、Fe、Ni、Ti、V單質(zhì)金屬絲的直徑與純Cu管的內(nèi)徑、外徑之比按D_Al:D_Fe:D_Ni:D_Ti:D_V:D_內(nèi):D_外＝12:10:10:13:9:24:32計(jì)算。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述的等離子體射流的數(shù)量為2～4束。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中所述的等離子發(fā)生器的工作電流為300～500A，電壓為80～120V。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(4)中所述的分級(jí)篩選包括：通過氣流分級(jí)先去除粒徑≤15μm的粉末顆粒，然后再對(duì)粒徑＞15μm的粉末進(jìn)行超聲波振動(dòng)篩選，去除粒徑≥53μm的粉末顆粒，以得到粒徑為15～53μm的增材制造用高熵合金球形粉末。