一种钼铜复合材料选择性激光熔化成形方法技术

本发明专利技术一种钼铜复合材料选择性激光熔化成形方法，该方法以钼粉、铜粉、增强材料为成形材料，采用选择性激光熔化设备制备结构复杂的钼铜复合材料制品，按照以下步骤完成的：用三维软件建立零件模型，对模型进行计算机切片处理获得模型二维截面信息，对增强体材料预处理，将铜粉、钼粉、增强体材料按一定比例混合均匀，装入成形缸，设定成形工艺参数，如激光功率，扫描速度，铺粉厚度等，进行选择性激光熔化成形，对成形的制品进行烧结，对烧结后的制品进行热处理；本发明专利技术可广泛应用于激光熔化SLM成形领域。

Selective laser melting forming method of molybdenum copper composite material

The forming method of the invention is a composite material of molybdenum and copper selective laser melting, the molybdenum powder, copper powder, reinforcing material for forming materials, preparation of Mo Cu composite products with complex structure by selective laser melting equipment, according to the following steps: establishing a part model in 3D software, the model of computer processing section two section information model of reinforcement material pretreatment, the copper powder, molybdenum powder, reinforcement materials according to a certain proportion, mixing, forming a cylinder set forming process parameters such as laser power, scanning speed, powder thickness, by selective laser melting, sintering forming products, heat treatment the sintered product; the invention can be widely used in the field of laser melting forming SLM.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种钼铜复合材料选择性激光熔化成形方法，属于激光熔化SLM成形

技术介绍
钼铜（Mo/Cu）合金具有高强度、易加工、高导电导热性、耐烧蚀、高热强性、低热膨胀系数、无磁性等优点，在航空航天以及武器装备等制造业领域，如火箭、喉衬、导弹发动机喷管等高温部件，应用前景广阔。在钼铜合金中添加高强度、高硬度的增强体材料，如碳纤维、SiC、石墨烯等，合金的力学性能、耐磨性能都有很大的提高。钼熔点较高（2160℃），制备钼铜合金比较困难。钼铜合金成形主要有液相烧结、高压熔渗等方法，上述方法制备形状复杂的精密零部件时，存在材料利用率低、成本高、周期长等问题，使其应用范围受到限制。激光增材制造（3D打印）技术是以3D模型数据为基础，采用层层叠加的方法来制备零件。该技术可快速而精确地制造出任意复杂形状的零件，大大减少了加工工序，减少了加工周期。选择性激光熔化（SLM）成形技术是3D打印
最具发展潜力的技术之一。其基本原理是：在计算机上设计出零件的三维模型，然后对该三维模型进行切片分层，得到各截面的二维轮廓数据，将这些数据导入快速成形设备计算机中。激光束开始扫描前，铺粉装置首先把金属粉末平铺到成形缸的基板上，激光束再按当前层的填充轮廓线选区熔化成形基板上的金属粉末。加工完当前层后，成形缸下降一个层厚的距离，粉料缸上升一定距离，铺粉装置在已加工好的当前层上铺好金属粉末，设备调入下一层轮廓的数据进行加工，如此层层加工，直到整个零件加工完毕。SLM技术可制备形状复杂的金属零件，同时由于高激光功率可熔化成形高熔点金属。因此，采用SLM成形技术可制备高熔点钼铜复合材料，并且实现复杂零件的快速成形。该方法工艺简单，可操作性强，相比传统工艺，大大缩短了生产周期，提高了生产效率。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术存在的不足，提供了一种钼铜复合材料选择性激光熔化成形方法。该方法以钼粉、铜粉、增强材料为成形材料，采用选择性激光熔化设备制备结构复杂的钼铜复合材料制品。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种钼铜复合材料选择性激光熔化成形方法。该方法以钼粉、铜粉、增强材料为成形材料，采用选择性激光熔化设备制备结构复杂的钼铜复合材料制品。一种钼铜复合材料选择性激光熔化成形方法具体是按照以下步骤完成的：第一步，用三维软件建立零件模型。第二步，对模型进行计算机切片处理获得模型二维截面信息。第三步，对增强体材料预处理。第四步，将铜粉、钼粉、增强体材料按一定比例混合均匀，装入成形缸。第五步，设定成形工艺参数，如激光功率，扫描速度，铺粉厚度等，进行选择性激光熔化成形。第六步，对成形的制品进行烧结。第七步，对烧结后的制品进行热处理。根据上述方法，钼铜复合材料选择性激光熔化成形时，200-300目铜粉质量分数79-89%，200-300目钼粉质量分数10-20%，石墨烯质量分数1%。激光功率为300w。扫描速度为15000mm/min。根据上述方法，钼铜复合材料选择性激光熔化成形时，200-300目铜粉质量分数70-90%，200-300目钼粉质量分数5-25%，碳化硅质量分数5%。激光功率为350w。扫描速度为10000mm/min。根据上述方法，钼铜复合材料选择性激光熔化成形时，200-300目铜粉质量分数60-80%，200-300目钼粉质量分数10-30%，碳化硼质量分数10%。激光功率为400w。扫描速度为9000mm/min。根据上述方法，选择性激光熔化成形过程中，高纯氩气保护，氧含量低于1000ppm。根据上述方法，选择性激光熔化成形后的零件进行烧结，烧结工艺为：30℃/s加热至200-500℃，保温时间1-5h，随后50℃/s加热至900-1200℃，保温时间为2-5h，随炉冷却至室温。本专利技术与现有技术相比具有的有益效果是：本方法可以制备高熔点钼铜复合材料，解决了钼合金熔点高难以制备的难题。同时可以实现高熔点钼铜复合材料任意复杂形状零件的快速成形，解决了高熔点钼铜复合材料难以成形的难题。具体实施方式实施例一本专利技术一种钼铜复合材料选择性激光熔化成形方法，按下述步骤执行：第一步，根据零件需要，用UG软件进行三维建模，零件形状为空心锥形，底部外径为110mm，内径为100mm，顶部尺寸为：内径40mm，外径50mm，高度100mm。第二步，利用Magics软件对零件的三维模型进行切片，将零件竖直摆放，利用Magics软件检查成形零件表面三角面片是否正确，并用自动修复功能对零件模型三角面片进行修复。自动添加支撑，成形精度设为0.1mm。第三步，对石墨烯材料预处理。用30%HCl对石墨烯进行超声波清洗，清洗时间为30min，随后对石墨烯用酒精冲洗，用酒精冲洗干净后进行烘干。第四步，将200目铜粉质量分数80%，300目钼粉质量分数19%，石墨烯质量分数1%，放入真空三维混料机进行充分混合，混合时间为5h，将混好的料装入成形缸。第五步，设定成形工艺参数，设定基板预热温度为300℃，预热时间为30min，激光功率为300w。扫描速度为15000mm/min。高纯氩气保护，氧含量低于1000ppm。铺粉厚度为0.015mm。第六步，对成形的制品进行烧结。烧结工艺为：30℃/s加热至300℃，保温时间1h，随后50℃/s加热至1000℃，保温时间为2h，随炉冷却至室温。第七步，对烧结后的制品进行热处理。热处理温度为600℃保温5h，随后水冷，随后200℃保温5h，并随炉冷却。实施例二本专利技术一种钼铜复合材料选择性激光熔化成形方法，按下述步骤执行：第一步，根据零件需要，用UG软件进行三维建模，零件形状为正方体，边长为100mm。第二步，利用Magics软件对零件的三维模型进行切片，利用Magics软件检查成形零件表面三角面片是否正确，并用自动修复功能对零件模型三角面片进行修复。该零件不需添加支撑，成形精度设为0.15mm。第三步，对碳化硅材料预处理。用30%HCl对碳化硅进行超声波清洗，清洗时间为1h，随后对碳化硅用酒精冲洗，用酒精冲洗干净后进行烘干，表面氧化处理，表面氧化处理温度为200-250℃，氧化处理时间为5h。第四步，将300目铜粉质量分数70%，300目钼粉质量分数25%，碳化硅分数5%，放入真空三维混料机进行充分混合，混合时间为5h，将混好的料装入成形缸。第五步，设定成形工艺参数，设定基板预热温度为250℃，预热时间为30min。激光功率为350w。扫描速度为10000mm/min。高纯氩气保护，氧含量低于1000ppm。铺粉厚度为0.015mm。第六步，对成形的制品进行烧结。烧结工艺为：30℃/s加热至400℃，保温时间2h，随后50℃/s加热至1100℃，保温时间为3h，随炉冷却至室温。第七步，对烧结后的制品进行热处理。热处理温度为450℃保温3h，随后水冷，随后350℃保温5h，并随炉冷却。实施例三本专利技术一种钼铜复合材料选择性激光熔化成形方法，按下述步骤执行：第一步，根据零件需要，用UG软件进行三维建模，零件形状为球形，直径为100mm。第二步，利用Magics软件对零件的三维模型进行切片，利用Magics软件检查成形零件表面三角面片是否正确，并用自动修复功能对零件模型三角面片本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钼铜复合材料选择性激光熔化成形方法，其特征在于：准备钼粉、铜粉、增强材料为成形材料，按照以下步骤完成：第一步，用三维软件建立零件模型；第二步，对模型进行计算机切片处理获得模型二维截面信息；第三步，对增强体材料预处理；第四步，将铜粉、钼粉、增强体材料按一定比例混合均匀，装入成形缸；第五步，设定成形工艺参数，包括激光功率，扫描速度，铺粉厚度等，进行选择性激光熔化成形；第六步，对成形的制品进行高温烧结；第七步，对烧结后的制品进行热处理。

【技术特征摘要】
1.一种钼铜复合材料选择性激光熔化成形方法，其特征在于：准备钼粉、铜粉、增强材料为成形材料，按照以下步骤完成：第一步，用三维软件建立零件模型；第二步，对模型进行计算机切片处理获得模型二维截面信息；第三步，对增强体材料预处理；第四步，将铜粉、钼粉、增强体材料按一定比例混合均匀，装入成形缸；第五步，设定成形工艺参数，包括激光功率，扫描速度，铺粉厚度等，进行选择性激光熔化成形；第六步，对成形的制品进行高温烧结；第七步，对烧结后的制品进行热处理。2.根据权利要求1所述的一种钼铜复合材料选择性激光熔化成形方法，其特征在于：钼铜复合材料选择性激光熔化成形时，200-300目铜粉质量分数79-89%，200-300目钼粉质量分数10-20%，石墨烯质量分数1%，激光功率为300w，扫描速度为15000mm/min。3.根据权利要求1所述的一种钼铜复合材料选择性激光熔化成形方法，其特征在于：钼铜复合材料选择性激光熔化成形时，2...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵占勇，白培康，李宝强，王建宏，李玉新，刘斌，韩冰，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：山西;14