一种基于激光打印氮化物颗粒及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种基于激光打印氮化物颗粒及其制备方法和应用。所述制备方法包括以下步骤：钒铌合金粉末和FeNx粉末作为原料采用激光打印工艺制备基于激光打印氮化物颗粒；其中，钒铌合金粉末和FeNx粉末送粉量质量比为2:1～3:1，所述制备方法通过FeNx粉末受热分解，释放出大量的活性氮原子，可以与钒铌合金粉末生成氮化钒颗粒和氮化铌颗粒，形成的氮化物颗粒尺寸小且弥散，将其应用于增强合金强度中，可以有效提高合金的强度。可以有效提高合金的强度。可以有效提高合金的强度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于激光打印氮化物颗粒及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于合金粉末制备方法，具体涉及一种基于激光打印氮化物颗粒的制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]激光金属激光打印具有热源高度集中、稀释小及热影响区小等特点，其独特优势在于它具有将优异的材料性能与精确的制造过程相结合的潜力，使其极适合制造空间结构复杂、组织成分空间布局的功能零件。
[0003]合金具有硬度大、耐腐蚀性好和抗腐蚀等特点，其中CoCrMo合金是一种钴基合金，通常也被称为Stellite合金的一种，CoCrMo合金具有较好的机械性能，其具有优异耐磨耐腐蚀性，作为常用的钴基材料之一，已经被广泛用于制造耐磨耐蚀产品，例如：人体关节、人造牙齿等。目前合金的制备方法有等离子旋转电极物化技术，气雾化技术和激光打印技术。现代工业对合金强度提出更高的要求，这需对合金成分与结构进行优化。
[0004]为进一步提高合金强度，采用制造氮化物颗粒来增强其强度，但是现有技术中公开采用引入氮化物的方式多为通入氮气，将金属靶材钒材进行沉积以制备氮化物颗粒来提高合金强度，但是这种方法会强烈燃烧制得的氮化物粗大，对合金强度提高有限。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术不足，提供一种基于激光打印氮化物颗粒的制备方法。所述方法制备的氮化物颗粒尺寸较小，且较为弥散，用于制备其它合金材料时，可以更好地提高合金的强度。
[0006]本专利技术的另一目的是提供一种基于激光打印氮化物颗粒。
[0007]本专利技术的另一目的是提供所述基于激光打印氮化物颗粒在增强合金强度中的应用。
[0008]本专利技术的另一目的是提供一种基于激光打印氮化物颗粒增强合金的制备方法。
[0009]本专利技术的另一目的是提供一种基于激光打印氮化物颗粒增强合金。
[0010]为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案来实现的：
[0011]一种基于激光打印氮化物颗粒的制备方法，包括以下步骤：
[0012]钒铌合金粉末和FeNx粉末作为原料，采用激光打印工艺制备激光打印；
[0013]其中，钒铌合金粉末和FeNx粉末送粉量质量比为2:1～3:1；激光打印工艺中激光功率为300～1200W，扫描速度为5～15mm/s；光斑直径为2～3mm。
[0014]专利技术人通过实验发现，在激光打印过程中FeNx粉末受热分解，释放出大量的活性氮原子，活性氮原子再与熔池中的钒铌合金粉末化合而成氮化钒颗粒和氮化铌颗粒；通过控制激光打印过程中钒铌合金粉末和FeNx粉末送粉量的质量比，可以制备颗粒尺寸小且弥散的氮化物颗粒，可以用于提高合金强度。当钒铌合金粉末和FeNx粉末质量比过大时，制备的氮化物颗粒粗大，对合金强度提高有限，当钒铌合金粉末和FeNx粉末质量比过小时，制备
的氮化物颗粒含量较小。
[0015]通过对钒铌合金粉末和FeNx粉末质量比进行调控，可以进一步改善制得的氮化钒颗粒和氮化铌颗粒来提高合金强度。优选地，钒铌合金粉末和FeNx粉末质量比为2.2:1～2.8:1。
[0016]更优选地，钒铌合金粉末和FeNx粉末质量比为2.35:1～2.65:1。
[0017]更优选地，钒铌合金粉末和FeNx粉末质量比为2.5:1。
[0018]一种基于激光打印氮化物颗粒增强合金的制备方法，包括如下步骤：
[0019]钒铌合金粉末、FeNx粉末和待增强合金粉末作为原料，采用激光打印工艺制备激光打印；
[0020]其中，钒铌合金粉末和FeNx粉末送粉量质量比为2:1～3:1；激光打印工艺中激光功率为300～1200W，扫描速度为5～15mm/s；光斑直径为2～3mm。
[0021]一般地，所述钒铌合金粉末中，钒含量为5～95at.％；铌含量为5～95at.％。
[0022]优选地，待增强合金粉末可以为CoCrMo合金、钛合金或镍合金中的一种或几种。
[0023]更优选地，待增强合金粉末可以为CoCrMo合金。
[0024]优选地，FeNx粉末为Fe4N、Fe3N、Fe
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N2中的一种或几种。
[0025]优选地，FeNx粉末为尺寸20～100μm的粉末。
[0026]本专利技术中激光打印工艺中激光功率可以根据现有技术进行选择。优选地，所述激光打印工艺的激光功率为600～900W。
[0027]本专利技术中激光打印工艺中扫描速度可以根据现有技术进行选择。优选地，所述激光打印工艺的扫描速度为8～12mm/s。
[0028]本专利技术中激光打印工艺中送粉量可以根据现有技术进行选择。优选地，所述激光打印工艺中待增强合金粉末送粉流量为10～15g/min，FeNx粉末送粉量为0.5～3g/min，钒铌合金粉末送粉量为1.5～9g/min。
[0029]优选地，所述激光打印工艺中光斑直径为2～3mm，保护气体和送粉气体均为氩气，氩气流量为10～15L/min。
[0030]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0031]本专利技术提供一种基于激光打印氮化物颗粒的制备方法。所述制备方法通过FeNx粉末受热分解，释放出大量的活性氮原子，可以与钒铌合金粉末生成氮化钒颗粒和氮化铌颗粒，形成的氮化物颗粒尺寸小且弥散。将其应用于增强合金强度中，所述制备方法中，氮化物在熔池凝固过程中起异质形核质点细化合金的晶粒尺寸，可以有效提高合金的强度。
附图说明
[0032]图1为本专利技术制备氮化物颗粒增强CoCrMo合金制备示意图。
[0033]图2为实施例4氮化物颗粒增强CoCrMo合金扫描电镜图。
[0034]图3为实施例5氮化物颗粒增强CoCrMo合金扫描电镜图。
具体实施方式
[0035]下面结合具体实施例对本专利技术做出进一步地详细阐述，所述实施例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。下述实施例中所使用的试验方法如无特殊说明，均为常
规方法；所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，为可从商业途径得到的试剂和材料。
[0036]实施例中采用市场购买的316不锈钢基板、牌号为F799的CoCrMo合金，钒铌合金(钒含量为40at.％，铌含量为60at.％)和平均尺寸为45μm的Fe4N粉末。
[0037]实施例中氮化物颗粒增强CoCrMo合金制备示意图如图1所示。
[0038]实施例1(钒铌合金粉末和Fe4N粉末送粉量质量比为2:1)
[0039]一种基于激光打印氮化物颗粒增强合金的制备方法，包括以下步骤：
[0040]S1.将316L不锈钢基板进行脱油脱脂等表面洁净处理；
[0041]S2.将CoCrMo合金粉末、钒铌合金粉末和Fe4N粉末放入对应的送粉器中；
[0042]S3.采用激光打印工艺制备得到氮化物颗粒增强CoCrMo合金；
[0043]其中，激光功率为750W，扫描速度为10mm/s，CoCrMo粉末送粉流量为12g/min本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于激光打印氮化物颗粒的制备方法，包括以下步骤：钒铌合金粉末和FeNx粉末作为原料，采用激光打印工艺制备激光打印；其中，钒铌合金粉末和FeNx粉末送粉量质量比为2:1～3:1；激光打印工艺中激光功率为300～1200W，扫描速度为5～15mm/s；光斑直径为2～3mm。2.根据权利要求1所述的基于激光打印氮化物颗粒的制备方法，其特征在于，钒铌合金粉末和FeNx粉末质量比为2.2:1～2.8:1。3.根据权利要求1所述的基于激光打印氮化物颗粒的制备方法，其特征在于，钒铌合金粉末和FeNx粉末质量比为2.35:1～2.65:1。4.根据权利要求1所述的基于激光打印氮化物颗粒的制备方法，其特征在于，钒铌合金粉末和FeNx粉末质量比为2.5:1。5.根据权利要求1所述的基于激光打印氮化物颗粒的制备方法，其特征在于，FeNx粉末为尺寸2...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈汪林，杜卓雄，郭志航，王成勇，李苏阳，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：