[發(fā)明專利]一種基于氣固原位復(fù)合的鎂合金3D打印方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110339707.5
• 申請(qǐng)日: 2021-03-30
• 公開（公告）號(hào): CN113084194B
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 車玉思;楊瑞瑞;周燕;文世峰;舒永春;甘杰;郝振華;史玉升;何季麟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鄭州大學(xué);中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）;華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B22F10/28
• 分類號(hào): B22F10/28;B22F10/32;B33Y10/00
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 劉洋洋

本發(fā)明屬于粉末冶金和增材制造相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，其公開了一種基于氣固原位復(fù)合的鎂合金3D打印方法。所述方法包括采用鎂合金粉末利用3D打印技術(shù)在成形腔內(nèi)打印鎂合金零件，在打印過程中所述成形腔內(nèi)的氣體為氮源氣體與惰性保護(hù)氣體的混合物。本發(fā)明通過改變采用增材制造技術(shù)制備鎂合金零件過程中的環(huán)境氣體氛圍，使得鎂合金中的Mg、Al元素與N元素在激光的高溫作用下直接原位生成第二相顆粒，可顯著提高鎂合金的強(qiáng)度、硬度、韌性及耐磨性，避免了傳統(tǒng)方法制備過程中增強(qiáng)相添加劑的團(tuán)聚不易分散的問題，使其在鎂合金基體中分散更加均勻，工藝簡(jiǎn)單，綠色環(huán)保。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于粉末冶金和增材制造相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于氣固原位復(fù)合的鎂合金3D打印方法。

背景技術(shù)

鎂合金是以鎂為基體加入其他元素組成的合金，密度比純鎂稍高，具備較高的比強(qiáng)度、比剛度，其比彈性模量與高強(qiáng)鋁合金、合金鋼大致相同。此外，鎂合金在彈性范圍內(nèi)承受載荷時(shí)，所吸收的能量比鋁高50％左右，更適宜做承受猛烈沖擊的零部件，其優(yōu)異的阻尼性能使其在汽車、航空航天等領(lǐng)域具備較大的應(yīng)用潛力，同時(shí)鎂合金的可降解性、生物相容性優(yōu)良，在骨植入材料方法應(yīng)用前景廣闊。

近年來，航空航天、汽車及電子產(chǎn)品領(lǐng)域?qū)Ω髯粤悴考膽?yīng)用愈加苛刻，對(duì)鎂合金的力學(xué)性能提出了更高的要求，采用顆粒增強(qiáng)鎂合金材料能顯著提高鎂基合金的強(qiáng)度、彈性模量、硬度及耐磨性。同時(shí)顆粒增強(qiáng)鎂合金材料因其成本低廉，強(qiáng)度、剛度高，在先進(jìn)制造等現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。

目前，顆粒增強(qiáng)鎂合金零件主要是將顆粒增強(qiáng)相作為額外添加劑與鎂合金材料通過壓力浸滲(例如中國(guó)專利CN112176262A)、熱等靜壓(例如中國(guó)專利CN110153407A)、澆鑄擠壓(例如中國(guó)專利CN105369094B)以及熔煉澆鑄等傳統(tǒng)方法進(jìn)行制備，然而上述傳統(tǒng)方法面臨著鎂合金零件內(nèi)部氣孔、疏松等缺陷以及顆粒增強(qiáng)相不易分散極易團(tuán)聚的問題，且難以成型含復(fù)雜結(jié)構(gòu)，如內(nèi)部流道、曲面和超細(xì)晶格的鎂合金零件，極大地限制了顆粒增強(qiáng)鎂合金零件的質(zhì)量及應(yīng)用潛力，因此，亟需設(shè)計(jì)一種新的鎂合金零件制備技術(shù)以解決上述技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種基于氣固原位復(fù)合的鎂合金3D打印方法，解決了現(xiàn)有的鎂合金制備工藝中增強(qiáng)相添加劑團(tuán)聚不易分散的技術(shù)問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種基于氣固原位復(fù)合的鎂合金3D打印方法，其特征在于，所述方法包括采用鎂合金粉末利用3D打印技術(shù)在成形腔內(nèi)打印鎂合金零件，在打印過程中所述成形腔內(nèi)的氣體為氮源氣體與惰性保護(hù)氣體的混合物。

優(yōu)選地，所述混合物中氮源氣體為NH₃或N₂。

優(yōu)選地，所述混合物中氮源氣體的體積百分比為5％～30％。

優(yōu)選地，所述鎂合金粉末的粒徑為10～60μm。

優(yōu)選地，所述混合中氮源氣體的體積百分比為20％～25％，所述鎂合金粉末的粒徑為30～40μm。

優(yōu)選地，所述鎂合金粉末由AZ系列、AM系列、AS系列、AE系列鑄錠鎂合金中的一種經(jīng)氣霧化制備而成。

優(yōu)選地，利用3D打印技術(shù)在成形腔內(nèi)的鎂合金基板上打印鎂合金零件，所述鎂合金基板的材料與所述鎂合金粉末的材料相同。

優(yōu)選地，在打印鎂合金零件的過程中對(duì)所述鎂合金基板輔以振動(dòng)。

優(yōu)選地，所述3D打印技術(shù)的打印工藝為：激光功率為100W～300W；掃描速度為600mm/s～1200mm/s；鋪粉層厚為20μm～60μm；掃描間距為80μm～120μm。

總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的一種基于氣固原位復(fù)合的鎂合金3D打印方法具有如下有益效果：