[發明專利]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用

有效

• 申請號: 202010127048.4
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN111318716B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 羅浩;李小強;潘存良;屈盛官
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B22F9/14
• 分類號: B22F9/14;B22F1/065;B33Y70/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 羅嘯秋

本發明公開了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用，屬于增材制造技術領域。所述的粉末床熔融增材制造用高熵合金球形粉末的制備方法，包括如下步驟：準備高熵合金絲材、霧化前準備、等離子體霧化、粉末粒度分級及混合。本發明采用等離子體霧化法，利用等離子體射流對高熵合金絲材進行熔化，可以避免坩堝熔煉等方式引入雜質，保證高熵合金熔體的純凈度；通過等離子體射流作為霧化介質，可以大幅延長破碎液滴的球化時間，促進金屬液滴凝固成球形粉末顆粒；制備的高熵合金粉末球形度高、表面光滑致密、無衛星球和空心粉、粉末流動性好、氧含量低、雜質少，滿足粉末床熔融增材制造對高性能金屬粉末的性能要求。

技術領域

本發明屬于增材制造技術領域，特別涉及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用。

背景技術

高熵合金(High-entropy alloys，HEAs)一般是指由4到13種主要元素以等原子比或近等原子比組成的具有簡單固溶體結構的全新多元合金體系。相對于傳統合金，高熵合金具有高熵效應，緩慢的擴散效應，嚴重的晶格畸變效應以及雞尾酒效應，上述特性使得高熵合金在硬度、抗壓強度、熱穩定性、耐蝕性、磁性能及抗氧化性等方面具有優異的性能及巨大的潛在應用價值。

增材制造(Additive Manufacturing，AM)技術是通過離散-堆積原理將材料逐點逐層累積疊加形成三維實體的技術。該技術相對于傳統的機械加工等減材制造技術，具有設計自由度高、一次成型復雜零件、減少材料浪費等優點，被譽為引領“第三次工業革命”的關鍵技術。金屬增材制造技術是3D打印領域最具潛力的先進制造技術，已在航空航天、醫療器械、軍工及汽車制造等領域得到了廣泛的應用且發展勢頭迅猛。目前金屬增材制造技術主要有3種：激光熔化沉積(Laser Melting Deposition，LMD)、選區激光熔化(SelectiveLaser Melting，SLM)和電子束選區熔化(Electron Beam Selective Melting，EBSM)。將金屬增材制造技術用于制備高熵合金，可以簡化縮短加工工序，一次成型三維復雜結構，節省原材料損耗等；同時由于打印過程伴有快速淬火，可降低第二相的形成幾率，限制原子擴散和抑制脆性金屬間化合物的形成。因此近年來增材制造高熵合金成為國內外科學家和工程師的研究熱點。

增材制造技術使用的金屬粉末需要滿足球形度高、粒度分布窄、流動性好和松裝密度高等要求。目前增材制造用高熵合金粉末主要通過氣霧化法(包括真空氣霧化VIGA和感應熔煉霧化EIGA)和旋轉電極霧化法(PREP)制備，但氣霧化法制備的粉末球形度差，且伴隨有大量衛星球及空心粉，會造成粉末流動性差、產生打印缺陷并降低制品力學性能；而旋轉電極霧化法制備的粉末粒度一般集中于106～248μm，無法滿足選區激光熔化和電子束選區熔化等粉末床熔融增材制造工藝對金屬粉末的細粒度要求(＜53μm)。

因此，目前亟需一種制備球形度高、粒度細的高熵合金球形粉末的方法，用于選區激光熔化和電子束選區熔化等粉末床熔融增材制造技術。

發明內容

本發明的首要目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供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，具體地是提供一種用于選區激光熔化和電子束選區熔化等粉末床熔融增材制造用高熵合金球形粉末的制備方法。

本發明的另一目的在于提供一種由上述方法制備得到的粉末床熔融增材制造用高熵合金球形粉末。

本發明的再一目的在于提供上述粉末床熔融增材制造用高熵合金球形粉末的應用。

本發明的上述目的通過以下技術方案予以實現：

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，包括如下步驟：

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