一种蜂窝结构合金材料及其应用制造技术

本发明专利技术提供了一种蜂窝结构合金材料及其应用，该合金材料由以下增材制造方法制得：a)将颗粒平铺后，得到当前层，颗粒选自Fe‑Cr‑Al合金、Ni‑Cr合金或Fe‑Mo‑W合金，b)采用激光束将当前层按照预设当前层的蜂窝结构截面轮廓进行扫描，使颗粒烧结，得到截面层；c)在所述截面层上多次重复步骤a)和b)，直至得到预设形状的蜂窝结构合金材料。将特定材料的合金按照预设的蜂窝结构的孔隙形状、尺寸以及分布，结合激光选区熔化3D打印法，一步到位打印蜂窝结构合金材料。该方法可自由设计蜂窝几何形状、尺寸和分布，实现更大的比表面积，力求达到与尾气接触面积的最大化。

Honeycomb structure alloy material and application thereof

The invention provides a honeycomb structure of alloy material and its application, the alloy material by increasing material manufacturing process: a) will get the current tile particles, particles from the Fe layer, Al alloy, Ni Cr Cr Fe Mo alloy or W alloy, b) using a laser beam current according to section of the honeycomb structure contour current layer scanning preset, the particles are sintered, by section layer; c) in the section layer repeat step a) and b), until a preset shape alloy honeycomb structure. According to the pore shape, size and distribution of the preset honeycomb structure, and combining the laser selective melting and 3D printing method, the honeycomb structure alloy material is printed in one step. The method can freely design honeycomb geometry, size and distribution, and achieve larger specific surface area, so as to achieve the maximum contact area with exhaust gas.

【技术实现步骤摘要】
一种蜂窝结构合金材料及其应用
本专利技术涉及触媒转化器
，尤其涉及一种蜂窝结构合金材料及其应用。
技术介绍
汽车尾气净化器中的触媒转化器是蜂窝状过滤器，负责将尾气中的有害气体(HC、CO、NOX)转化为无害的H2O、CO2、N2，主要的性能要求是足够的比表面积、强度、抗氧化、抗腐蚀、以及耐高温性。汽车尾气净化器对我国环保及雾霾控制起着至关重要的作用，每年该产品的市场价值约30亿元人民币。由于蜂窝网孔密集，传统制备金属基触媒转化器方法主要是采用合金薄片卷叠工艺制备，需要先将合金轧制成薄片，要求合金有极高的延展性，因此极大限制了合金成分设计的自由度，限制蜂窝状合金材料与汽车尾气的接触面积。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种蜂窝结构合金材料及其应用，该蜂窝结构合金材料具有较大的比表面积。本专利技术提供了一种蜂窝结构合金材料，由以下方法制得：a)、将颗粒平铺后，得到当前层，所述颗粒选自Fe-Cr-Al合金、Ni-Cr合金或Fe-Mo-W合金；b)、采用激光束将所述当前层按照预设当前层的蜂窝结构截面轮廓进行扫描，使颗粒烧结，得到截面层；c)、在所述截面层上再次平铺颗粒重复步骤a)和步骤b)，直至得到预设形状的蜂窝结构合金材料。优选地，所述Fe-Cr-Al合金中Cr的质量含量大于等于5％且小于80％，和Al的质量含量大于等于5％且小于80％；所述Ni-Cr合金中Cr的质量含量大于等于10％且小于80％；所述Fe-Mo-W合金中Mo的质量含量大于等于10％且小于等于60％，和W的质量含量大于等于5％且小于等于60％。优选地，所述步骤b)中蜂窝结构截面轮廓中的蜂窝结构的形状为三角形、方形、六角形或圆形。优选地，所述步骤a)颗粒选自Fe-20Cr-20Al合金、Ni-35Cr合金或Fe-30Mo-20W合金。优选地，所述蜂窝结构合金材料的孔隙尺寸为600～2400。优选地，所述步骤b)中烧结的温度为1250℃～1950℃。优选地，所述步骤b)中激光束的功率为100～1500W。优选地，所述步骤b)中扫描的间距为0.005～0.07mm；所述扫描的速度为50～1200mm/s。优选地，所述步骤a)中颗粒的粒度为1～50微米。本专利技术提供了一种上述技术方案所述蜂窝结构合金材料在汽车尾气净化器中的应用。本专利技术提供了一种蜂窝结构合金材料，由以下方法制得：a)、将颗粒平铺后，得到当前层，所述颗粒选自Fe-Cr-Al合金、Ni-Cr合金或Fe-Mo-W合金；b)、采用激光束将所述当前层按照预设当前层的蜂窝结构截面轮廓进行扫描，使颗粒烧结，得到截面层；c)、在所述截面层上再次平铺颗粒重复步骤a)和步骤b)，直至得到预设形状的蜂窝结构合金材料。本专利技术将Fe-Cr-Al合金、Ni-Cr合金或Fe-Mo-W合金按照预设的蜂窝结构的孔隙形状、尺寸以及分布，结合激光选区熔化3D打印法，一步到位打印具有规则立体孔隙通道分布的蜂窝结构合金材料。该蜂窝结构合金材料的制备方法可自由设计蜂窝几何形状、尺寸和分布，实现更大的比表面积，力求达到与尾气接触面积的最大化。实验结果表明：该蜂窝结构合金材料的比表面积最大可达到62cm2/cm3；蜂窝结构的孔壁厚度可达到50.8微米；蜂窝每平方英寸蜂窝孔数可达到2400目。附图说明图1为本专利技术实施例1制备的截面层的剖面结构示意图；图2为本专利技术实施例2制备的截面层的剖面结构示意图；图3为本专利技术实施例3制备的截面层的剖面结构示意图。具体实施方式本专利技术提供了一种蜂窝结构合金材料，由以下方法制得：a)、将颗粒平铺后，得到当前层，所述颗粒选自Fe-Cr-Al合金、Ni-Cr合金或Fe-Mo-W合金；b)、采用激光束将所述当前层按照预设当前层的蜂窝结构截面轮廓进行扫描，使颗粒烧结，得到截面层；c)、在所述截面层上再次平铺颗粒重复步骤a)和步骤b)，直至得到预设形状的蜂窝结构合金材料。本专利技术将Fe-Cr-Al合金、Ni-Cr合金或Fe-Mo-W合金按照预设的蜂窝结构的孔隙形状、尺寸以及分布，结合激光选区熔化3D打印法，一步到位打印具有规则立体孔隙通道分布的蜂窝结构合金材料。该方法可自由设计蜂窝几何形状、尺寸和分布，实现更大的比表面积，力求达到与尾气接触面积的最大化。另外，该蜂窝结构合金材料具有优异的抗氧化性和耐腐蚀性。本专利技术将颗粒平铺后，得到当前层，所述颗粒选自Fe-Cr-Al合金、Ni-Cr合金或Fe-Mo-W合金。在本专利技术中，所述颗粒优选为球形或类球形；所述颗粒的粒度优选为1～50微米，更优选为2～30微米。本专利技术优选采用熔融雾化造粒的方法制备颗粒。所述Fe-Cr-Al合金的制备方法优选包括：将铁、铬和铝混合熔融，雾化造粒，得到Fe-Cr-Al合金。所述Ni-Cr合金的制备方法优选包括：将镍和铬混合熔融，雾化造粒，得到Ni-Cr合金。所述Fe-Mo-W合金的制备方法优选包括：将铁、钼和钨混合熔融，雾化造粒，得到Fe-Mo-W合金。在本专利技术中，所述Fe-Cr-Al合金中Cr的质量含量优选大于等于5％且小于80％，和Al的质量含量大于等于5％且小于80％；在本专利技术具体实施例中，所述Fe-Cr-Al合金具体为Fe-20Cr-20Al合金。在本专利技术中，所述Ni-Cr合金中Cr的质量含量优选大于等于10％且小于80％；在本专利技术具体实施例中，所述Ni-Cr合金具体为Ni-35Cr合金。在本专利技术中，所述Fe-Mo-W合金中Mo的质量含量优选大于等于10％且小于等于60％，和W的质量含量大于等于5％且小于等于60％；在本专利技术的具体实施例中，所述Fe-Mo-W合金具体为Fe-30Mo-20W合金。本专利技术提供的方法可以改进常规合金成分，最大限度提高其制备的蜂窝结构合金材料的抗氧化性和耐腐蚀性，不必考虑合金的延展性问题。得到当前层后，本专利技术采用激光束将所述当前层按照预设当前层的蜂窝结构截面轮廓进行扫描，使颗粒烧结，得到截面层。在本专利技术中，所述蜂窝结构截面轮廓中的蜂窝结构的形状优选为三角形、方形、六角形或圆形。在本专利技术中，所述激光束的功率优选为100～1500W，更优选为375～425W。所述扫描的间距优选为0.005～0.07mm；所述扫描的速度优选为50～1200mm/s。所述烧结的温度优选为1250℃～1950℃。得到截面层后，本专利技术在所述截面层上再次平铺颗粒重复步骤a)和步骤b)，直至得到预设形状的蜂窝结构合金材料。在本专利技术中，所述蜂窝结构合金材料的每平方英寸蜂窝孔数优选为600～2400，更优选为900～2400；在具体实施例中，所述蜂窝结构合金材料的每平方英寸蜂窝孔数为600，900，2400。所述蜂窝结构合金材料的蜂窝结构的孔壁厚度可以达到微米级别；优选小于等于35微米。本专利技术优选采用三维绘图软件设计蜂窝结构材料的孔隙形状，尺寸以及分布。本专利技术提供的蜂窝结构合金材料的蜂窝几何形状、尺寸可以自由设计，力求达到与尾气的接触面积、转化效率的最优化；采用的制备蜂窝结构合金材料的原料包括不锈钢系列、抗氧化的高温合金系列和耐热合金系列。本专利技术提供了一种上述技术方案所述蜂窝结构合金材料在汽车尾气净化器中的应用。本专利技术提供的蜂窝结构合金材料在汽车尾气净化器中作为触媒转化器负责将尾气中的有害气体(HC、CO、NOX)转化为无害的H本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蜂窝结构合金材料，由以下方法制得：a)、将颗粒平铺后，得到当前层，所述颗粒选自Fe‑Cr‑Al合金、Ni‑Cr合金或Fe‑Mo‑W合金；b)、采用激光束将所述当前层按照预设当前层的蜂窝结构截面轮廓进行扫描，使颗粒烧结，得到截面层；c)、在所述截面层上再次平铺颗粒重复步骤a)和步骤b)，直至得到预设形状的蜂窝结构合金材料。

【技术特征摘要】
1.一种蜂窝结构合金材料，由以下方法制得：a)、将颗粒平铺后，得到当前层，所述颗粒选自Fe-Cr-Al合金、Ni-Cr合金或Fe-Mo-W合金；b)、采用激光束将所述当前层按照预设当前层的蜂窝结构截面轮廓进行扫描，使颗粒烧结，得到截面层；c)、在所述截面层上再次平铺颗粒重复步骤a)和步骤b)，直至得到预设形状的蜂窝结构合金材料。2.根据权利要求1所述的蜂窝结构合金材料，其特征在于，所述Fe-Cr-Al合金中Cr的质量含量大于等于5％且小于80％，和Al的质量含量大于等于5％且小于80％；所述Ni-Cr合金中Cr的质量含量大于等于10％且小于80％；所述Fe-Mo-W合金中Mo的质量含量大于等于10％且小于等于60％，和W的质量含量大于等于5％且小于等于60％。3.根据权利要求1所述的蜂窝结构合金材料，其特征在于，所述步骤b)中蜂窝结构截面轮廓中的蜂窝结构的形状为三角形、方形、六...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓欣，刘金洋，吉红伟，伍尚华，陈健，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44