[發(fā)明專利]基于激光選區(qū)熔化成形的鉭鎢合金制備工藝及鉭鎢合金

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110592195.3
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113319292B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱小鋒;許獻國;肖龍遠;趙洪超;劉珉強;段丙皇
• 申請（專利權(quán)）人: 中國工程物理研究院電子工程研究所
• 主分類號: B22F10/28
• 分類號: B22F10/28;B22F10/64;B22F10/66;C22C1/04;C22C27/02;B33Y10/00;B33Y80/00
• 代理公司: 成都行之專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51220
• 代理人: 唐邦英

本發(fā)明公開了基于激光選區(qū)熔化成形的鉭鎢合金制備工藝及鉭鎢合金，包括成形工藝，所述成形工藝采用激光選區(qū)熔化成形獲得鉭鎢合金構(gòu)件，其中，對激光選區(qū)熔化成形的參數(shù)進行優(yōu)化處理，獲得不同結(jié)構(gòu)如內(nèi)填充、結(jié)構(gòu)體、網(wǎng)格支撐、上表面、下表面試驗件的最優(yōu)成形參數(shù)。本發(fā)明通過合理設(shè)計激光成形參數(shù)，不僅能夠成形獲得無層間結(jié)合不良、氣孔、裂紋等缺陷的鉭鎢合金構(gòu)件，且基于增材制造TaW合金比采用傳統(tǒng)粉末冶金的TaW合金材料效費比更高，加工成本更低，效率更高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光增材制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于激光選區(qū)熔化成形的鉭鎢合金制備工藝及鉭鎢合金。

背景技術(shù)

鉭合金因其優(yōu)異的耐高溫性和耐腐蝕性，在苛刻工況環(huán)境下的應(yīng)用越來越多，但由于鉭鎢合金硬度大、熔點高，傳統(tǒng)采用粉末冶金工藝和減材制造方法，具有材料使用率低，成本高、加工周期長，加工時成材率低的缺陷，以及其偏高的價格對于擴大應(yīng)用范圍和用量有著很大的阻礙作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于激光選區(qū)熔化成形的鉭鎢合金制備工藝，該工藝采用激光增材制造技術(shù)，解決現(xiàn)有鉭鎢合金的成形工藝料使用率低、成本高、加工周期長和成材率低的問題。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種基于激光選區(qū)熔化成形的鉭鎢合金制備工藝，其特征在于，包括成形工藝，所述成形工藝采用激光選區(qū)熔化成形獲得鉭鎢合金構(gòu)件，其中，激光選區(qū)熔化成形的參數(shù)如表1所示：

表1激光選區(qū)熔化成形鉭鎢合金工藝參數(shù)

內(nèi)填充、結(jié)構(gòu)體、網(wǎng)格支撐、上表面、下表面分別在不同工藝參數(shù)下打印不同結(jié)構(gòu)試驗件，通過比較試驗件的好壞來確定工藝條件，表1中的參數(shù)為內(nèi)填充、結(jié)構(gòu)體、網(wǎng)格支撐、上表面、下表面的最優(yōu)工藝條件，打印時根據(jù)具體試驗件的具體結(jié)構(gòu)特征按照表1參數(shù)進行設(shè)定即可完成試驗件的打印。

鉭鎢合金激光成形的熔化、凝固和冷卻過程都是極快速的條件下進行的，參數(shù)控制不當很容易形成層間結(jié)合不良、氣孔、裂紋等缺陷，鉭鎢合金成形質(zhì)量受激光功率、掃描速度、掃描路徑、層厚、光斑直徑等參數(shù)的綜合影響，因此，采用激光選區(qū)熔化成形獲得鉭鎢合金構(gòu)件的關(guān)鍵在于參數(shù)設(shè)置。

本發(fā)明通過采用不同實體成形參數(shù)成形金相試樣和表面質(zhì)量測試件，研究成形時試樣表面燒結(jié)情況、成形后試樣內(nèi)部未熔合、氣孔、裂紋等缺陷分布及數(shù)量，研究激光功率、掃描速率、道間距、掃描路徑等參數(shù)對實體內(nèi)部缺陷和表面質(zhì)量的影響，通過多組合參數(shù)反復(fù)疊加，最終優(yōu)化出金相試樣內(nèi)部無未熔合、表面無裂紋、氣孔等缺陷工藝參數(shù)，同時，針對鉭鎢合金熔點高(3000℃以上)，快速凝固后合金內(nèi)部殘留很大的內(nèi)應(yīng)力，容易導致薄壁件開裂、變形，對于薄壁殼體類構(gòu)件更容易收縮變形，薄壁間成形精度控制是難點。申請人采用三維掃描儀測量典型特征件的尺寸，根據(jù)成形出的典型鉭鎢構(gòu)件的尺寸數(shù)據(jù)，通過局部結(jié)構(gòu)優(yōu)化、模型尺寸補償和掃描光斑偏移技術(shù)進行尺寸精度校正，通過反復(fù)驗證后，獲得如表1所示的成形基礎(chǔ)工藝參數(shù)。

因此，本發(fā)明通過合理設(shè)計激光成形參數(shù)，不僅能夠成形獲得無層間結(jié)合不良、氣孔、裂紋等缺陷的鉭鎢合金構(gòu)件，且基于增材制造TaW合金比采用傳統(tǒng)粉末冶金的TaW合金材料效費比更高，加工成本更低，效率更高，解決了現(xiàn)有鉭鎢合金的成形工藝料使用率低、成本高、加工周期長和成材率低的問題。

本發(fā)明能夠根據(jù)不同支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計和線切割方式，可打印出不同形狀結(jié)構(gòu)樣機，包括鏤空結(jié)構(gòu)體、塊體、外圈、平板和腔體。

進一步地，還包括后處理工藝，所述后處理工藝包括對鉭鎢合金構(gòu)件進行熱處理，所述熱處理的參數(shù)為：在1500℃熱處理2h，然后爐冷。

熱處理工藝對晶粒組織及力學性能的影響，優(yōu)化出鉭鎢合金的熱處理工藝，能夠提高其力學性能。