[發(fā)明專利]一種基于共晶反應(yīng)的激光增材制造鎢零件的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010257828.0
• 申請日: 2020-04-03
• 公開（公告）號: CN111451501B
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙聰聰;劉偉;夏大彪;徐龍;馮上樣
• 申請（專利權(quán)）人: 季華實驗室
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B33Y10/00;B33Y50/02
• 代理公司: 深圳市科進(jìn)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44316
• 代理人: 曹衛(wèi)良

1.一種基于共晶反應(yīng)的激光增材制造鎢零件的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1：鎢預(yù)合金粉體或混合粉體的制備：選擇與鎢在凝固過程中可發(fā)生共晶反應(yīng)的元素的單質(zhì)，或包含該元素的固溶體或化合物，與純鎢制成預(yù)合金粉體或混合粉體；

步驟S2：建模分層：在3D打印增材制造設(shè)備上，根據(jù)所制備零件的形狀，創(chuàng)建零件的三維模型，并進(jìn)行切片處理，將分層處理后的模型以STL格式導(dǎo)出；

步驟S3：激光成形：使用所述步驟S1的產(chǎn)物粉體，采用選區(qū)激光熔化技術(shù)，在合適的工藝參數(shù)下，成形鎢零件；

在所述步驟S1中選擇與鎢在凝固過程中可發(fā)生二元共晶反應(yīng)的元素為Si，Si元素的固溶體為Fe（Si），Si元素的化合物為SiC；

在所述步驟S1中選擇與鎢在凝固過程中可發(fā)生三元共晶反應(yīng)的元素為Si和Fe，Si和Fe的化合物為Fe₂Si。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于共晶反應(yīng)的激光增材制造鎢零件的制備方法，其特征在于，所述步驟S3的激光成形過程具體為：

步驟S301：在光纖激光器的工作平臺上安裝金屬基板，并將所述金屬基板預(yù)熱至200-800℃，同時控制鋪粉刮刀與所述金屬基板的間隙為（30±0.5）μm，在激光成形過程中，控制所述金屬基板的溫度始終保持在200-800℃，將所述步驟S1的產(chǎn)物粉體顆粒填裝到粉體料倉中；

步驟S302：密封成形腔體，用真空泵將成形腔體內(nèi)抽至相對真空度為-（90±1）KPa；

步驟S303：向成形腔體內(nèi)輸入保護(hù)氣體；

步驟S304：重復(fù)步驟S302、S303，使成形腔體內(nèi)氧含量降至100ppm以下；

步驟S305：鋪粉機(jī)構(gòu)將粉體料倉中的粉體送入所述金屬基板上，并由鋪粉刮刀鋪平，獲得厚度為（30±0.5）μm的粉體薄層；

步驟S306：開始成形，通過高能激光束熔化“成形切片區(qū)域”內(nèi)的粉體；

步驟S307：粉體薄層成形完成之后，工作臺下降一個切片厚度（30±0.5）μm；

步驟S308：重復(fù)步驟S305-S307，通過逐層鋪粉、逐層熔化凝固成形，直至整個鎢零件成形完畢。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于共晶反應(yīng)的激光增材制造鎢零件的制備方法，其特征在于，在所述步驟S306中，下一層的高能激光束熔化“成形切片區(qū)域”內(nèi)的粉體的掃描方向與上一層的掃描方向的夾角為（67±0.5）°。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于共晶反應(yīng)的激光增材制造鎢零件的制備方法，其特征在于，高能激光束的工藝參數(shù)設(shè)置為：輸出功率350W，掃描速度為150-400mm/s，掃描間距為80-120μm。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于共晶反應(yīng)的激光增材制造鎢零件的制備方法，其特征在于，所述步驟S303中輸入的保護(hù)氣體為氬氣、氮氣、氦氣中的任意一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于共晶反應(yīng)的激光增材制造鎢零件的制備方法，其特征在于，所述步驟S1中，加入的與鎢產(chǎn)生共晶反應(yīng)的物質(zhì)，其質(zhì)量不超過產(chǎn)物粉體總質(zhì)量的10%；

產(chǎn)物粉體的中值粒徑為10-30μm，控制氧含量在100ppm以下，球形度超過95%，松裝堆垛密度≥50%。