一种3D打印制备车刀用合金粉末及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种3D打印制备车刀用合金粉末及其制备方法，制备所述3D打印制备车刀用合金粉末的原料按其质量百分数包括：锰0.5％～1.5％、铝12.3％～13.3％，镁3.6％～4.6％、钼2.2％～3.2％、铁10.5％～12.5％、碳0.10％～0.20％、镍0.3％～0.7％、钒0.02％～0.08％、锆0.45％～0.85％、余量为钛及不可避免的杂质。本发明专利技术制备的3D打印制备车刀用合金粉末，机械性能良好，具有较好的强度和硬度，抗拉强度和耐热性能优异，以及具有极好的耐磨性和抗腐蚀性能，制备的车刀品质优良，使用寿命长。

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印制备车刀用合金粉末及其制备方法
本专利技术涉及3D打印用材
，具体涉及一种3D打印制备车刀用合金粉末及其制备方法。
技术介绍
切削加工是机械制造业材料去除的主要手段，而切削车刀的品质高低直接影响了切削加工的效率及加工质量。在切削加工中，切削车刀作为去除材料的主要部位，有着十分重要的作用。为了适应多种环境和多种材质材料的切削，对切削车刀与其他构件紧密结合程度、车刀自身的硬度、耐磨性，抗压性、耐高温性能、强度等要求十分严格。3D打印技术以数字模型文件为基础，将材料逐层堆积制造出实物，是一种增材制造技术。将3D打印技术应用于合金制品的成型，免去了传统制造业中开模具、铸造或锻造、切割、部件组装等过程成型，达到传统制造上无法达成的设计，从而制作出更复杂的合金制品，保证更高质量的合金制品和较低的废品率。而且，3D打印技术具有快速更新产品设计周期，节约生产成本，有利于定制化生产的特点，在多种
应用广泛。目前，适用于3D打印的合金材料主要有铁基合金、镍基合金、铝合金、钛合金等。但是，合金材料制备加工比较困难，由此限制了合金材料在3D打印
的发展和应用。目前，用于3D打印的材料形态一般分为以下两种：一种球形粉末；一种是连续纤维丝。现有技术中，制备合金球形粉末时一般采用雾化法制备，这一技术已经取得一定的研究和发展，但是合金球形粉末的制备仍然存在制备成本高、杂质含量高的问题。因此，提供一种低成本、高纯度的用于3D打印的合金材料，制成的切削车刀具有高硬度、高强度和较好的耐磨、耐热等性能，十分重要。中国专利CN107142394B公开了一种精密加工车床车刀用合金及其制备方法，该精密加工车床车刀用合金由以下按照质量百分比的原料组成：Mo12～18％，Nb8.6～14.7％，Zr10～17％，Hf5.6～7.2％，Ta2.8～4.9％，Si0.1～0.5％，Fe0.9～2.1％，余量为Ti。配料后将原料放入马弗炉中熔炼，温度控制在1250℃精炼3h，得到熔融合金；随后进行雾化处理，利用氩气做喷射介质来击碎熔融合金，并在冷却介质中凝固成合金粉末；再通过超高液压胀管机对合金粉末压制成型，压力参数为100～200MPa；最后在压制好的合金内加入粘结剂，放入马弗炉中烧结，温度为1000～1200℃，烧结时间为2～4h。中国专利CN106238724B公开了一种3D打印合金材料及其制备方法与3D成型方法，原料：Cr、Al、Ti、W、Si、Mo、Mn、其余为Fe；制备方法：将原料单质熔融，得到熔体；流转到汽化炉中，使熔体充分汽化形成气相产物，高速冷却后形成均匀细小的合金粉末；经正火退温即得；3D成型方法：将制得的3D打印合金材料粉体装填于料斗中，逐层稳定熔化形成液相熔体，控制打印速度，进行逐层3D打印，形成造型初品；将造型初品升温至300℃～350℃并保温，去除残存的热应力，自然冷却至室温，即得最终成品。
技术实现思路
本专利技术针对上述问题，提供一种3D打印制备车刀用合金粉末及其制备方法。本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是：一种3D打印制备车刀用合金粉末，制备3D打印制备车刀用合金粉末的原料按其质量百分数包括：锰0.5％～1.5％、铝12.3％～13.3％，镁3.6％～4.6％、钼2.2％～3.2％、铁10.5％～12.5％、碳0.10％～0.20％、镍0.3％～0.7％、钒0.02％～0.08％、锆0.45％～0.85％、余量为钛及不可避免的杂质。进一步的，制备3D打印制备车刀用合金粉末的原料按其质量百分数包括：锰0.7％～1.3％、铝12.6％～13.0％，镁3.9％～4.3％、钼2.4％～3.0％、铁11.0％～12.0％、碳0.12％～0.18％、镍0.4％～0.6％、钒0.04％～0.06％、锆0.55％～0.75％、余量为钛及不可避免的杂质。更进一步的，制备3D打印制备车刀用合金粉末的原料按其质量百分数还包括：铌0.04％～0.12％、锡0.56％～0.96％。再进一步的，制备3D打印制备车刀用合金粉末的原料按其质量百分数为：铌0.08％、锡0.76％、锰1.0％、铝12.8％，镁4.1％、钼2.7％、铁11.5％、碳0.15％、镍0.5％、钒0.05％、锆0.65％、余量为钛及不可避免的杂质。本专利技术3D打印制备车刀用合金粉末中，添加铌可以细化晶粒，提高合金粉末的抗腐蚀性能；添加的锰能把合金粉末中的氧化物还原，改善合金粉末的品质，提高3D打印成型率，改善合金粉末的热加工性能；锰还可以提高合金粉末的强度和硬度；添加铝具有细化晶粒，改善合金粉末品质和韧性的作用；添加钒可以增强合金粉末的淬透性和碳化物，提高合金粉末的耐高温强度和硬度，并且可以细化晶粒，稳定合金粉末结构，增强耐磨性；添加锆和锡，具有固溶强化的作用，可以提高合金粉末的耐热性能和抗拉强度，增强合金粉末的耐磨性和耐腐蚀性能，提高3D打印成型性。本专利技术的另一专利技术目的在于提供一种3D打印制备车刀用合金粉末的制备方法，包括如下步骤：步骤A、所述质量百分数的锰、铝，镁、钼、铁、碳、镍以及钛在真空熔炼炉中混合熔炼，得到熔体Ⅰ，然后加入所述质量百分数的铌、锡、钒、锆，熔炼30分钟～60分钟，得到熔体Ⅱ；分步熔炼合金使熔体自身在熔炼过程中具有一定的精炼效果，降低杂质含量，保证熔体的纯度；步骤B、步骤A中得到的熔体Ⅱ利用氦气作喷射介质，击碎熔体Ⅱ，并快速冷却成型得到合金粉末；步骤C、步骤B中得到的合金粉末以5℃/min～10℃/min的速率升温至温度为650℃～750℃，之后在温度为650℃～750℃的条件下保温2h～4h，然后以2.5℃/min～5℃/min的速率升温至温度为780℃～900℃，再在温度为780℃～900℃的条件下保温1h～2h，最后随炉冷却至室温，得到3D打印制备车刀用合金粉末。进一步的，步骤A中，混合熔炼时，真空熔炼炉的升温过程为：熔炼炉首先以15℃/分钟～20℃/分钟的速率升温至980℃～1080℃，然后以10℃/分钟～12℃/分钟的速率升温至1620℃～1680℃，并在温度为1620℃～1680℃的条件下保温熔炼3小时～6小时。进一步的，步骤B中，击碎过程分两步进行，其中，第一步中氦气的喷射压力25MPa～45MPa，第二步中氦气的喷射压力65MPa～75MPa。进一步的，步骤B中，快速冷却的速率为180℃/min～260℃/min。本专利技术的优点是：(1)本专利技术制备的3D打印制备车刀用合金粉末，机械性能良好，具有较好的强度和硬度，抗拉强度和耐热性能优异，以及具有极好的耐磨性和抗腐蚀性能，制备的车刀品质优良，使用寿命长；(2)本专利技术3D打印制备车刀用合金粉末的制备过程中，分步熔炼，不需要加入精炼剂，具有精炼效果，可以保证各部分原料的分散性，减少杂质，熔体纯度较好，得到的3D打印制备车刀用合金粉末杂质少、性能好，用途广；(3)本专利技术制备的3D打印制备车刀用合金粉末，原料成本较低，制备工艺简单，工艺能耗本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3D打印制备车刀用合金粉末，其特征在于，制备所述3D打印制备车刀用合金粉末的原料按其质量百分数包括：锰0.5％～1.5％、铝12.3％～13.3％，镁3.6％～4.6％、钼2.2％～3.2％、铁10.5％～12.5％、碳0.10％～0.20％、镍0.3％～0.7％、钒0.02％～0.08％、锆0.45％～0.85％、余量为钛及不可避免的杂质。/n

【技术特征摘要】
1.一种3D打印制备车刀用合金粉末，其特征在于，制备所述3D打印制备车刀用合金粉末的原料按其质量百分数包括：锰0.5％～1.5％、铝12.3％～13.3％，镁3.6％～4.6％、钼2.2％～3.2％、铁10.5％～12.5％、碳0.10％～0.20％、镍0.3％～0.7％、钒0.02％～0.08％、锆0.45％～0.85％、余量为钛及不可避免的杂质。


2.根据权利要求1所述的3D打印制备车刀用合金粉末，其特征在于，制备所述3D打印制备车刀用合金粉末的原料按其质量百分数包括：锰0.7％～1.3％、铝12.6％～13.0％，镁3.9％～4.3％、钼2.4％～3.0％、铁11.0％～12.0％、碳0.12％～0.18％、镍0.4％～0.6％、钒0.04％～0.06％、锆0.55％～0.75％、余量为钛及不可避免的杂质。


3.根据权利要求1所述的3D打印制备车刀用合金粉末，其特征在于，制备所述3D打印制备车刀用合金粉末的原料按其质量百分数还包括：铌0.04％～0.12％、锡0.56％～0.96％。


4.根据权利要求1所述的3D打印制备车刀用合金粉末，其特征在于，制备所述3D打印制备车刀用合金粉末的原料按其质量百分数为：铌0.08％、锡0.76％、锰1.0％、铝12.8％，镁4.1％、钼2.7％、铁11.5％、碳0.15％、镍0.5％、钒0.05％、锆0.65％、余量为钛及不可避免的杂质。


5.一种根据权利要求1～4中任一项所述的3D...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗晓晔，
申请(专利权)人：杭州科技职业技术学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33