[發(fā)明專利]一種3D打印用高熵合金增強鎳鋁復(fù)合材料球形粉末及制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202111438314.6
• 申請日: 2021-11-30
• 公開（公告）號: CN114107741A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉芯宇;鐘兵;劉永勝;吳旺
• 申請（專利權(quán)）人: 成都先進金屬材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院股份有限公司;攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司
• 主分類號: C22C19/03
• 分類號: C22C19/03;C22C30/00;B22F1/065;B22F1/14;B22F9/08;B22F10/28;B33Y70/00
• 代理公司: 成都虹橋?qū)＠聞?wù)所(普通合伙) 51124
• 代理人: 曾勇;羅貴飛

本發(fā)明涉及一種3D打印用高熵合金增強鎳鋁復(fù)合材料球形粉末及制備方法，粉末包括高熵合金和鎳鋁合金，高熵合金所占質(zhì)量比為10～40％；鎳鋁合金各元素質(zhì)量比為鎳：50～90％、鋁：10～50％；高熵合金各元素原子比為鉻：10～25％、錳：10～25％、鐵：10～25％、鈷：10～25％、鎳：10～25％。方法包括：A、將鉻、錳、鐵、鈷、鎳放入坩堝；B、抽真空；C、坩堝加熱，溶液下落；D、氬氣，凝固；E、將鎳、鋁放入坩堝，重復(fù)步驟B～D；F、按比例混合。采用電極感應(yīng)熔煉氣霧化法制得高熵合金和鎳鋁合金顆粒，按比例混合制得3D打印原材料。解決熔煉方式制得高熵合金增強鎳鋁復(fù)合材料，成本高，工序復(fù)雜的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種3D打印用高熵合金增強鎳鋁復(fù)合材料球形粉末及制備方法，屬于3D打印金屬材料制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

3D打印又稱“增材制造”技術(shù)，屬于快速成型技術(shù)的一種，它是一種以計算機三維模型為基礎(chǔ)，通過軟件分層離散和數(shù)控成型系統(tǒng)，利用激光束、電子束、熱熔噴嘴等方式將金屬粉末、非金屬粉末、細胞組織等材料進行逐層堆積黏結(jié)，最終疊加成型，制造出實體產(chǎn)品的技術(shù)。相對于傳統(tǒng)的制造方法不同，增材制造技術(shù)是一種“自下而上”通過材料累加的制造方法，實現(xiàn)了零件“自由制造”，解決了許多復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件的成形，并大大減少了加工工序，縮短了加工周期，而且產(chǎn)品結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，其制造速度的作用就越顯著。且選區(qū)激光熔化技術(shù)(SLM，Selective Laser Melting)是增材制造技術(shù)領(lǐng)域中最具前沿和最有潛力的技術(shù)，該技術(shù)基于快速成形的最基本思想，最大程度的減少了材料的浪費，成形過程幾乎不受零件復(fù)雜程度的限制，因而具有很大的柔性，特別適合于單件小批量產(chǎn)品的制造，在航空航天、軍工、汽車、工業(yè)機械、生物醫(yī)療等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。

而鎳鋁合金作為一種金屬間化合物，常被用于航空航天發(fā)動機的高溫段，但其室溫塑性較差限制了其應(yīng)用范圍，因此有必要增強其拉伸性能，使得鎳鋁合金能夠更廣泛的應(yīng)用，高熵合金作為一種新的合金體系，具有好的力學(xué)性能、相穩(wěn)定性、耐腐蝕性能等優(yōu)點。現(xiàn)有技術(shù)主要采用熔煉得方式，通過傳統(tǒng)冶金將鎳鋁合金和高熵合金熔煉制的3D打印原材料，但傳統(tǒng)方式工序多，工藝復(fù)雜，且成本高，耗時長。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有熔煉方式制得高熵合金增強鎳鋁復(fù)合材料，成本高，工序復(fù)雜，品質(zhì)難保證。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種3D打印用高熵合金增強鎳鋁復(fù)合材料球形粉末包括高熵合金和鎳鋁合金，高熵合金所占質(zhì)量比為10～40％；且所述鎳鋁合金各元素質(zhì)量比為鎳：50～90％、鋁：10～50％；高熵合金各元素原子比分別為鉻：10～25％、錳：10～25％、鐵：10～25％、鈷：10～25％、鎳：10～25％。

一種3D打印用高熵合金增強鎳鋁復(fù)合材料球形粉末的制備方法，包括以下步驟：

A、將鉻、錳、鐵、鈷、鎳單質(zhì)金屬表面清理后，按比例放入帶有感應(yīng)線圈的坩堝內(nèi)；

B、對高頻感應(yīng)熔煉爐抽真空；

C、在真空保護下，打開高頻感應(yīng)電源銅線圈對坩堝內(nèi)金屬加熱，且電流強度為80～90A，待完全熔化后倒入中間包，使得合金溶液均勻下落；

D、第一滴液滴下落之后，開啟氬氣閥，液體在高壓氣體作用下變?yōu)樾∫旱危虨楣腆w顆粒；

E、將坩堝清理干凈，然后將鎳、鋁單質(zhì)金屬表面清理后，按比例放入帶有感應(yīng)線圈的坩堝內(nèi)，并重復(fù)步驟B～D的操作；

F、將得到的兩種合金粉末按比例配好，然后加入V型混粉機中混和得到復(fù)合材料粉末。

其中，上述方法中步驟A和E中，用細砂紙打磨金屬的表面，并用酒精清洗。

其中，上述方法中步驟B中，高頻感應(yīng)熔煉爐的極限真空度2～4×10^-3Pa，升壓率小于1Pa/h。