一种激光选区熔化成形铁基非晶增强铜基合金的铜基复合粉末制造技术

本发明专利技术公开了一种激光选区熔化成形铁基非晶增强铜基合金的铜基复合粉末，其特点为：将粒径为40～50μm的铜基复合粉末作为成形材料，采用激光选区熔化成形的方法制备铁基非晶增强铜基合金，其中铜基复合粉末主要由铁基非晶粉末与铜合金粉末按1:9～1:7的质量比组成。本发明专利技术优点在于：铜基复合粉末在激光选区熔化成形过程中，发生液相分离而自组装形成球状非晶铁颗粒，非晶铁颗粒弥散分布于富铜基体内；铁基非晶增强铜基合金具有高强、高耐蚀与高耐磨与高导热等优异综合性能。磨与高导热等优异综合性能。

【技术实现步骤摘要】
一种激光选区熔化成形铁基非晶增强铜基合金的铜基复合粉末


[0001]本专利技术涉及一种激光选区熔化成形铁基非晶增强铜基合金的铜基复合粉末，属于激光增材制造


技术介绍

[0002]铜合金是以纯铜为基体而加入一种或几种其他元素所构成的合金，因具有较高的强度与韧性，在工业领域具有广阔的应用前景，如用于制作发电机、电线、电缆、开关装置、变压器等电工器材，以及热交换器、管道、太阳能加热装置的平板集热器等导热器件。
[0003]但是，由于铜合金的强度、耐磨性与耐热性不足，铜合金的应用受到了很大程度的限制。颗粒增强铜基合金在铜基体内引入第二相颗粒如纤维、晶须、陶瓷等高强度的强化相增强铜基体，增加其耐磨性，具有良好的发展前景。
[0004]目前，颗粒增强铜基合金的制备方法主要分为外加强化相法和内部原位生成法，前者通常采用的第二相颗粒如碳化物、硼化物、氮化物、氧化物等直接与铜基合金粉末混合，通过粉末冶金的方法制备；后者通常将形成增强颗粒的合金元素与铜基合金粉末混合，使其在高温下发生复杂的冶金化学反应，原位形成增强相颗粒。但是，外加强化相在高温下会发生烧损，导致强化相优异性能丧失，极易诱导颗粒增强铜基合金开裂；原位合成法形成的增强相与铜基合金具有较好的润湿性能，但是形成增强相的体积、形态与分布无法调控。
[0005]铁基非晶合金作为一种新型结构和功能材料，不仅具有极高的强度、耐磨性和耐腐蚀性，而且还表现出优良的磁学性能，具有广泛的应用前景。但是，关于将铁基非晶合金作为增强相来提高铜基合金性能的研究未见文献报道，尤其是没有完全适用于激光选区熔化成形特点，能够成功用于制备大尺寸、结构复杂、无裂纹、高强高导、高耐磨与高耐蚀的铁基非晶增强铜基合金的铜基复合粉末。

技术实现思路

[0006]在高效率条件下，采用激光选区熔化成形技术，实现大尺寸、结构复杂型颗粒增强铜基合金的快速制造。因此，本专利技术的目的是提供一种用于激光选区熔化成形铁基非晶增强铜基合金的铜基复合粉末，该铜基复合粉末主要由铁基非晶粉末与铜合金粉末按1:9～1:7的质量比组成，铁基非晶粉末的化学成分为：W 8～10wt.％，Cr 4～6wt.％， Mo 1～3wt.％，Ni 1～3wt.％，Si 3～5wt.％，B 3～5wt.％，C 0.2～1wt.％， Mn 0.2～1.5wt.％，HfO
2 0.8～1.5wt.％，余量为Fe；铜合金粉末的化学成分为：Cr 0.5～2wt.％，Zr 1～3wt.％，P 3～5wt.％，CeO
2 0.2～1wt.％，余量为Cu。
[0007]本专利技术所述的铜基复合粉末通过以下工序制备：
[0008](1)对于铁基非晶合金粉末的制备：真空电弧熔炼－雾化－筛选，形成粒度60～80μm的铁基非晶合金粉末；
[0009](2)对于铜合金粉末的制备：真空高频感应熔炼－雾化－筛选，形成粒度60～80μm
的铜合金粉末；
[0010](3)将铁基非晶合金粉末与铜合金粉末按1:9～1:7的质量比放置于高能球磨机内，混合均匀，然后经过筛选－活化－干燥－化学镀镍－过滤－水洗－干燥－筛选，获得粒度为40～50μm用于激光选区熔化成形铁基非晶增强铜基合金的铜基复合粉末。
[0011]与现有技术生产的铜基复合粉末相比，本专利技术提供的一种激光选区熔化成形铁基非晶增强铜基合金的铜基复合粉末具有以下优点：
[0012](1)铁基非晶合金粉末与铜合金粉末经高能球磨机混合，会发生相互扩散反应，然后进行化学镀镍处理，不仅可以有效保护铜合金元素在激光选区熔化成形过程不被氧化，而且可以保证铜基复合粉末的球形度，有利于其在激光选区熔化成形过程中的铺展。
[0013](2)在激光选区熔化成形过程中，铁基非晶合金粉末与铜合金粉末完全熔化并发生冶金化学反应，由于Cu与Fe以及Cu与Cr为不混溶合金体系，因此它们之间会发生液相分离而自组装形成球状铁基非晶颗粒弥散分布于富铜基体内，形成铁基非晶增强铜基合金，该合金具有高强高导、高耐磨与高耐蚀等优异综合性能。
具体实施方式
[0014]下面结合实施例对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。
[0015]实施例中所用试剂如无特殊说明均可从市场常规购得。
[0016]本专利技术的一种激光选区熔化成形铁基非晶增强铜基合金的铜基复合粉末，主要由铁基非晶粉末与铜合金粉末按1:9～1:7的质量比组成，其中铁基非晶粉末的化学成分为：W 8.5wt.％，Cr 5.2wt.％，Mo2.5wt.％，Ni 2.4wt.％，Si 3.5wt.％，B 4.5wt.％，C 0.5wt.％，Mn 1.2 wt.％，HfO
2 0.85wt.％，余量为Fe；铜合金粉末的化学成分为：Cr 1.5 wt.％，Zr 1.2wt.％，P 4.2wt.％，CeO
2 0.8wt.％，余量为Cu。
[0017]专利技术的制备工序为：首先，制备铁基非晶合金粉末：真空电弧熔炼－雾化－筛选，形成粒度60～80μm的铁基非晶合金粉末；其次，制备铜合金粉末：真空高频感应熔炼－雾化－筛选，形成粒度60～80 μm的铜合金粉末；最后，将铁基非晶合金粉末与铜合金粉末按1:9～1:7 的质量比放置于高能球磨机内，混合均匀，然后经过筛选－活化－干燥－化学镀镍－过滤－水洗－干燥－筛选，获得粒度为40～50μm的铜基复合粉末。
[0018]采用本专利技术的铜基复合粉末，使用激光选区熔化成形工艺参数为：激光功率为100
‑
300W，光斑直径为80μm，激光扫描速度为500～5000 mm/s，分层切片厚度为80～100μm，连续两道之间的搭接率为50％，采用连续两层间激光扫描方向相互垂直的方式进行激光选区熔化成形，获得的铁基非晶增强铜基合金的主要性能指标为：耐磨性是黄铜的8～10倍，耐蚀性与黄铜相当，电导率为50～65％IACS，抗断裂强度为0.8～1.2GPa，延伸率为15～30％。
[0019]上述实施例为本专利技术较佳的实施方式，但本专利技术的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本专利技术的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本专利技术的保护范围之内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光选区熔化成形铁基非晶增强铜基合金的铜基复合粉末，其特征在于：铜基复合粉末主要由铁基非晶粉末与铜合金粉末按1:9～1:7的质量比组成，铁基非晶粉末的化学成分为：W 8～10wt.％，Cr 4～6wt.％，Mo 1～3wt.％，Ni 1～3wt.％，Si 3～5wt.％，B 3～5wt.％，C 0.2～1wt.％，Mn 0.2～1.5wt.％，HfO
2 0.8～1.5wt.％，余量为Fe；铜合金粉末的化学成分为：Cr 0.5～2wt.％，Zr 1～3wt.％，P 3～5wt.％，CeO
2 0.2～1wt.％，余量为Cu。2.根据权利要求书1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨俊杰，周圣丰，王小健，易艳良，张治国，李卫，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：