[發明專利]一種基于激光選區熔化技術制備鉭件的方法

在審

• 申請號: 202110039010.6
• 申請日: 2021-01-12
• 公開（公告）號: CN112872367A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 鄭澤錦;劉杰;陳敏生;朱濤;亢志穎
• 申請（專利權）人: 佛山科學技術學院
• 主分類號: B22F10/28
• 分類號: B22F10/28;B22F1/00;B33Y10/00;B33Y70/00;B33Y80/00
• 代理公司: 北京八月瓜知識產權代理有限公司 11543
• 代理人: 李斌

本發明提供了一種基于激光選區熔化技術制備鉭件的方法，所述方法包括將鉭金屬粉末放置于SLM設備的送粉缸內；使用三維設計軟件構建目標打印樣件的模型，然后導入切片軟件中進行二維切片處理，切片處理過程中對打印工藝參數的設定，再將文件導入SLM設備中，進行打印，得到鉭件。本發明通過優化制備鉭件的工藝參數，并采用均勻且高球形度、低含氧量以及低反光率的鉭金屬粉末作為鉭件制備的原材料，能獲得密度為99.2073％?99.8852％的高致密鉭件，滿足其使用要求，同時，有助于獲得效果顯著的抗拉強度、屈服強度以及延伸率，并能獲得精度較高的鉭件。

技術領域

本發明涉及鉭件制備領域，具體而言，涉及一種基于激光選區熔化技術制備鉭件的方法。

背景技術

鉭及鉭合金屬于難熔金屬，它具有特殊的介電性質，低的塑脆轉變溫度，異常優異的耐蝕性能，同時還是公認的生物相容性最佳的金屬材料。鉭及鉭合金在電子技術領域、航空航天、高溫超導領域，原子能工業領域應用廣泛，且國外由鉭金屬制作的高端生物植入體已在醫療植入領域廣泛應用。由于金屬Ta的熔點達到3000℃左右，密度高達16.65g/cm3，利用增材制造工藝制備的目標鉭金屬零件，其晶粒細小，組織成分均勻，可有效解決傳統鑄造鉭及鉭合金材料結晶組織粗大，內部易形成疏松和成分偏析的問題。現有技術中也有采用激光選區燒結技術以及激光選區熔化技術來制備鉭件，但激光選區燒結技術采用半固態液相燒結機制，使鉭粉末材料出現未完全熔化現象，雖可在一定程度上降低成型材料積聚的熱應力，但成形件中含有未熔固相顆粒，直接導致空孔隙率高、致密度低、拉伸強度差、表面粗糙度高等工藝缺陷。同時由于燒結好的金屬鉭零件的強度較低，需要經過后處理才能達到較高的強度，大大增加了制造成本和加工效率。利用SLM設備打印樣件，研究參數主要討論了激光功率和激光掃描速度變化引起的激光能量密度，再對成型樣件進行致密度與缺陷分析，所得樣件測試相對密度較低，未能達到預期中鉭金屬成型件致密度要求。

綜上，在制備鉭件技術領域，仍然存在亟待解決的技術問題。

發明內容

基于此，為了解決現有技術存在制備的鉭件密度不符合使用要求，制備的鉭件相對密度較低的問題，本發明提供了一種基于激光選區熔化技術制備鉭件的方法，具體技術方案如下：

一種基于激光選區熔化技術制備鉭件的方法，所述的方法包括以下步驟：

將鉭金屬粉末放置于SLM設備的送粉缸內；

使用三維設計軟件構建目標打印樣件的模型，保存為STL格式，然后導入切片軟件中進行二維切片處理，切片處理過程中設定打印工藝參數，再將文件導入SLM設備中，并進行打印，得到鉭件；

其中，所述鉭金屬粉末包括以下質量百分比的成分：C0.001％、N 0.004％-0.006％、H 0.0012％-0.0016％、Nb 0.0025％-0.0030％、Fe 0.0015％-0.0055％、Ti0.001％、W 0.0045％-0.0060％、Mo 0.001％-0.005％、Si 0.0002％-0.0006％、Ni0.001％-0.003％、Ta余量。

優選地，所述鉭金屬粉末的含氧量為120ppm-150ppm。

優選地，所述鉭金屬粉末為球形結構。

優選地，所述鉭金屬粉末的流動性為4.5s/50g-5.5s/50g，所述鉭金屬粉末的松裝密度為9.94g/cm³，所述鉭金屬粉末的振實密度為10.7g/cm³。

優選地，所述打印工藝參數中的鋪粉層厚為20μm-40μm，功率為280W-400W，激光能量密度為100J/mm³-300J/mm³，掃描間距為0.07mm-0.09mm。