一种电子束3D打印特种高温合金的方法技术

本发明专利技术提供了一种3D打印特种高温合金的方法，包括以下步骤：将特种高温合金原料粉末混合后球磨，得到混合金属粉末；将所述混合金属粉末进行感应等离子球化处理，得到3D打印特种高温合金粉末；根据预定的合金成型结构，得到切片数据；按照所述切片数据，将所述3D打印特种高温合金粉末进行电子束3D打印。本发明专利技术利用球磨和等离子球化处理对原料粉末进行预处理，改善合金粉末的物理和化学性能，提高合金粉末的可打印性，进一步通过控制打印条件得到成型质量好、无裂纹的特种高温合金。

【技术实现步骤摘要】
一种电子束3D打印特种高温合金的方法
本专利技术涉及3D打印
，尤其涉及一种电子束3D打印特种高温合金的方法。
技术介绍
特种高温合金是以高硬度难熔金属的碳化物(碳化钨，碳化钛)粉末为主要成分，以钴Co、钇Y、铬Cr、铝Al为粘结剂，真空烧结而成的粉末制品。该制品具有良好的耐高温氧化腐蚀特点、良好的高温强度、较高的高温硬度、较高的导热率、较高的热容、优良的抗高温蠕变变形特性广泛应用于精密机床，电机，冶金等行业。特种高温合金硬度高，只能采用磨削加工、线切割、电火花加工，因此不能加工一些形状复杂的零件，这就限制了其的应用范围。3D打印技术的出现，为制造复杂的零件提供了一种有效方法。与传统制造相比，3D打印不需要模具，可以实现优化拓普结构，节约材料和能源。3D打印适合新产品开发，小批量零件制造，复杂零件的设计和制造。在3D打印中，选区激光烧结(SLS)和三维印刷(3DP)能将金属打印烧结成最终零件，对于钛合金和不锈钢已经成功应用。但是，激光烧结在打印中能量吸收率差，对粉末的穿透能力不强，粉床没有预热，残余应力大，凝固后的组织表面粗糙度差，气孔率高，因而仍然无法满足高温合金这种高硬度复合材料的打印要求。3DP是硬质合金材料常用的打印方法，该方法利用粘接剂打印出毛坯，再进行脱脂，然后再烧结，在打印好坯料进行原料回收时极易造坯料的报废，加上打印时没有施加压力，坯料的致密性非常差，孔隙率高，烧结过程中极易出现产品裂纹且表面粗糙度非常差。因此，目前3D打印技术尚不能得到高质量的特种高温合金。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电子束3D打印特种高温合金的方法，本专利技术提供的方法步骤简单，打印得到的特种高温合金成型质量高，表面光滑，无裂纹。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：一种电子束3D打印特种高温合金的方法，包括以下步骤：将特种高温合金原料粉末混合后球磨，得到混合金属粉末；将所述混合金属粉末进行感应等离子球化处理，得到3D打印特种高温合金粉末；根据预定的合金成型结构，得到切片数据；按照所述切片数据，将所述3D打印特种高温合金粉末进行电子束3D打印。优选的，所述特种高温合金原料粉末包括碳化钨粉、钴粉、铬粉、铝粉和钛粉；所述碳化钨粉、钴粉、铬粉、铝粉和钛粉的质量比为(245～2350)：(40～70)：(18～38)：(3～13)：(0.5～2)。优选的，所述球磨为湿法球磨，所述湿法球磨的介质为聚乙二醇、聚乙烯和聚乙烯醇中的一种或几种；所述湿法球磨的时间32～36小时。优选的，所述混合金属粉末的粒径为0.8～3μm。优选的，所述湿法球磨后还包括：将所述球磨粉料进行干燥；所述干燥为真空干燥，所述真空干燥的温度为180～200℃。优选的，所述感应等离子球化处理的等离子气源为Ar和H2，所述Ar和H2的体积为比(22～26):1；所述感应等离子球化处理的功率为45～60kw；所述感应等离子球化处理的送粉率为5～10kg/h。优选的，所述3D打印特种高温合金粉末的粒径为45～105μm。优选的，所述电子束3D打印的底板为氮化硅底板；所述电子束3D打印在真空状态下进行。优选的，打印前对所述底板进行预热，所述底板的预热温度为700～800℃。优选的，所述电子束3D打印的扫描速度为0.2～0.35m/s，束流为8～9mA。本专利技术提供了一种电子束3D打印特种高温合金的方法，包括以下步骤：将特种高温合金原料粉末混合后球磨，得到混合金属粉末；将所述混合金属粉末进行感应等离子球化处理，得到3D打印特种高温合金粉末；利用软件设计合金的成型结构，得到切片数据；按照所得切片数据，将所述3D打印特种高温合金粉末进行电子束3D打印。本专利技术对原料粉末进行球磨处理和等离子球化处理，其中等离子球化处理中利用等离子体的高温作为热源对原料粉体进行熔化和汽化，可以实现对不规则原料粉体的球形化，可以有效的改善粉末的物理和化学特性，主要表现在改善合金粉末的流动性、减小粉末的孔隙率、提高粉末密度、降低粉末的脆性、改善颗粒表面光洁度、提高粉末纯度、精准控制含氧量，提高合金粉末的可打印性，使合金粉末更适用于电子束3D打印。实施例结果表明，本专利技术提供的方法打印得到的特种高温合金质量好，表面光滑，无裂纹。附图说明图1为实施例1打印得到的特种高温合金的外观照片；图2为实施例1打印得到的特种高温合金的外观照片。具体实施方式本专利技术提供了一种电子束3D打印特种高温合金的方法，包括以下步骤：将特种高温合金原料粉末混合后球磨，得到混合金属粉末；将所述混合金属粉末进行感应等离子球化处理，得到3D打印特种高温合金粉末；根据预定的合金成型结构，得到切片数据；按照所述切片数据，将所述3D打印特种高温合金粉末进行电子束3D打印。本专利技术将特种高温合金原料粉末混合后球磨，得到混合金属粉末。在本专利技术中，所述特种高温合金原料粉末包括碳化钨粉、钴粉、铬粉、铝粉和钛粉，所述碳化钨粉、钴粉、铬粉、铝粉和钛粉的粒径独立的优选为1～10μm，更优选为2～8μm，最优选为4～6μm。在本专利技术中，所述碳化钨粉、钴粉、铬粉、铝粉和钛粉的质量比优选为(245～2350)：(40～70)：(18～38)：(3～13)：(0.5～2)，更优选为(300～2200)：(45～65)：(25～35)：(5～10)：(1.0～1.5)，最优选为(500～2000)：(50～60)：(28～32)：(6～8)：(1.2～1.3)。在本专利技术中，所述球磨优选为湿法球磨；所述湿法球磨的介质优选为聚乙二醇、聚乙烯和聚乙烯醇中的一种或几种。在本专利技术中，所述碳化钨粉、钴粉、铬粉、铝粉和钛粉的总量与水的质量比优选为(20～25)：100，更优选为(21～24)：1，最优选为(22～23)：1。在本专利技术中，所述球磨的时间优选为32～36小时，更优选为33～35小时。本专利技术对所述球磨的其他条件没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的球磨参数进行球磨即可。湿法球磨完成后，本专利技术优选将球磨粉料干燥，得到混合金属粉末；在本专利技术中，所述干燥优选为真空干燥，所述真空干燥的温度优选为200℃，时间优选为2小时。得到混合金属粉末后，本专利技术将所述混合金属粉末进行感应等离子球化处理，得到3D打印特种高温合金粉末。在本专利技术中，所述混合金属粉末的粒径优选为0.8～3μm，更优选为1～2.5μm，最优选为1.5～2μm。得到混合金属粉末后，本专利技术将所述混合金属粉末进行感应等离子球化处理，得到3D打印特种高温合金粉末。在本专利技术中，所述感应等离子球化处理的离子气气源优选为Ar和H2，所述Ar和H2的体积比优选为(22～26):1，更优选(23～25):1，最优选为(23.5～24.5):1；所述感应等离子球化处理的淬冷气体优选为循环的Ar。在本专利技术中，所述感应等离子球化处理的功率优选为45～60Kw，更优选为46～49Kw，最优选为47～48Kw。在本专利技术中，所述感应等离子球化处理的送粉率优选为5～10Kg/h，更优选为6～9Kg/h，最优选为7～8Kg/h。感应等离子球化处理完成后，本专利技术优选从感应等离子球化处理的反应器底部收集混合料，得到3D打印特种高温合金粉末。在本专利技术中，所述3D打印特种高温合金粉末的粒径优选为45～105μm，更优选为50～9本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电子束3D打印特种高温合金的方法，包括以下步骤：将特种高温合金原料粉末混合后球磨，得到混合金属粉末；将所述混合金属粉末进行感应等离子球化处理，得到3D打印特种高温合金粉末；根据预定的合金成型结构，得到切片数据；按照所述切片数据，将所述3D打印特种高温合金粉末进行电子束3D打印。

【技术特征摘要】
1.一种电子束3D打印特种高温合金的方法，包括以下步骤：将特种高温合金原料粉末混合后球磨，得到混合金属粉末；将所述混合金属粉末进行感应等离子球化处理，得到3D打印特种高温合金粉末；根据预定的合金成型结构，得到切片数据；按照所述切片数据，将所述3D打印特种高温合金粉末进行电子束3D打印。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述特种高温合金原料粉末包括碳化钨粉、钴粉、铬粉、铝粉和钛粉；所述碳化钨粉、钴粉、铬粉、铝粉和钛粉的质量比为(245～2350)：(40～70)：(18～38)：(3～13)：(0.5～2)。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述球磨为湿法球磨，所述湿法球磨的介质为聚乙二醇、聚乙烯和聚乙烯醇中的一种或几种；所述湿法球磨的时间32～36小时。4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述混合金属粉末的粒径为0.8～3μm。5.根据权利要求3所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘丹，
申请(专利权)人：湖南伊澍智能制造有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43