一种用于离心盘雾化钛及钛合金粉末的旋转盘的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于离心盘雾化钛及钛合金粉末的旋转盘的制备方法，包括：S1、通过软件绘制旋转盘三维图纸，将其转换成STL文件格式，再利用切片软件将文件切分成一定厚度的一系列有序片层，将两组切片数据传送到电子束选区熔化成型设备系统中；S2、将钨粉、钇粉分别放进电子束选区熔化成型设备的1#加料仓和2#加料仓；S3、对基板预热，先用钨粉打印底部支撑杆和旋转盘下层，打印到预定层高，继续用钇粉打印旋转盘上层，打印到预定层高；S4、将经过电子束选区熔化成型的旋转盘在氦气保护下冷却至60℃以下，然后取出。本申请解决了喷涂过程造成两种金属界面结合差的问题，实现金属间冶金式结合，解决旋转盘离心雾化法无法批量制备

【技术实现步骤摘要】
一种用于离心盘雾化钛及钛合金粉末的旋转盘的制备方法


[0001]本专利技术涉及金属粉末材料制备
，具体涉及一种用于离心盘雾化钛及钛合金粉末的旋转盘的制备方法。

技术介绍

[0002]随着加工方式的变革，3D打印快速成型技术产生并快速发展，3D打印通过逐层打印方式来制造实体制件，该方法生产效率高、成型率高、材料利用率高，必将成为未来的主流加工方式。钛合金具有强度高、密度低、耐腐蚀性能优异等特点，在航空航天、生物医疗等领域得到了广泛的应用。随着钛合金3D打印件的广泛应用，对于球形3D打印钛合金粉末的需求量急剧增加，而目前工业化生产采用气体雾化法制备钛粉存在空心率高、球形度差、成本高等难题，现在急需一种新方法制备钛合金粉末。
[0003]旋转圆盘离心雾化法一般用于制备熔点较低的金属粉末，如铝粉、铜粉、锡粉等，在制备钛粉的技术中，全世界还没有实现用离心雾化法来批量制备
‑
53μm钛合金粉末。因为离心雾化盘工作环境为高速、高温。一般旋转盘的材质主要为铁基表面喷耐高温陶瓷材料、或者陶瓷材料，而钛熔点为1668℃左右；一般旋转盘材料无法耐热冲击及高温强度，在处于高温下超高转速长时间运转，离心雾化盘易开裂、破碎，缺乏一种特殊的雾化盘来实现采用离心雾化法制备钛合金粉末。电子束3D打印技术采用高能量电子束能够快速一次熔化高熔点金属粉末，直接获得任意形状以及具有完全冶金结合的零件，成为制备高熔点旋转圆盘的首选工艺。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于提供一种用于离心盘雾化钛及钛合金粉末的旋转盘的制备方法，能够有效克服旋转盘无法耐热冲击及高温强度的缺点，可以用于制备球形3D打印钛合金粉末。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0005]本专利技术提高了一种用于离心盘雾化钛及钛合金粉末的旋转盘的制备方法，所述方法包括如下步骤：
[0006]步骤S1、通过软件绘制旋转盘三维图纸，将其转换成STL文件格式，再利用切片软件将文件切分成一定厚度的一系列有序片层，将两组切片数据传送到电子束选区熔化成型设备系统中；
[0007]步骤S2、将钨粉、钇粉分别放进电子束选区熔化成型设备的1#加料仓和2#加料仓；
[0008]步骤S3、对基板预热，先用钨粉打印底部支撑杆和旋转盘下层，打印到预定层高，继续用钇粉打印旋转盘上层，打印到预定层高；
[0009]步骤S4、将经过电子束选区熔化成型的旋转盘在氦气保护下冷却至60℃以下，然后取出。
[0010]在一种可能的实施方式中，步骤S1中所述软件为CAD、Pro/E、solidworks、UG或3Dmax中的一种。
[0011]在一种可能的实施方式中，所述旋转盘的形状为平板型、碗型或杯型；
[0012]所述旋转盘的底部支撑杆长度为10～30mm，直径为3～15mm；
[0013]所述旋转盘的下层和上层总高度为4～15mm，直径为10～80mm。
[0014]在一种可能的实施方式中，步骤S1中第一组切片数据中间每层钨粉打印厚度为0.05～0.06mm，钨粉打印总高度为3～10mm。
[0015]在一种可能的实施方式中，步骤S1中第二组切片数据中间每层钇粉打印厚度为0.04～0.05mm，钇粉打印总高度为1～5mm。
[0016]在一种可能的实施方式中，步骤S2中所述钨粉的粒度为53～105μm，球形度不小于0.8；所述钇粉的粒度为45～105μm，球形度不小于0.8。
[0017]在一种可能的实施方式中，步骤S3中所述基板预热温度为900～1000℃；所述打印真空度不大于2
×
10
‑2pa。
[0018]在一种可能的实施方式中，步骤S3中所述钨粉的打印条件包括：
[0019]电子束扫描电流为8～11mA，扫描速度为110～150mm/s，扫描线间距为0.05～0.1mm，扫描路径为棋盘式。
[0020]在一种可能的实施方式中，步骤S3中所述钇粉的打印条件包括：
[0021]电子束扫描电流为4～6mA，扫描速度为200～300mm/s，扫描线间距为0.1～0.3mm，扫描路径棋盘式。
[0022]在一种可能的实施方式中，步骤S3中所述氦气纯度不小于99.99％。
[0023]本专利技术的技术效果和优点：
[0024]本专利技术以钨粉和纯钇粉为原料，通过电子束3D打印一体成型的方法制备钨
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钇旋转盘，解决喷涂过程造成两种金属界面结合差的问题，实现金属间冶金式结合，解决旋转盘离心雾化法无法来批量制备
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53μm钛合金粉末的难题。
[0025]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0026]图1为本专利技术示例性实施例2制备的形状为平板型旋转盘；
[0027]图2为本专利技术制备的形状为碗型旋转盘；
[0028]图3为本专利技术制备的形状为杯型旋转盘。
具体实施方式
[0029]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0030]本专利技术的核心设计构思包括：考虑到旋转盘的材质、形状、尺寸与钛及钛合金熔液的润湿性、热强度、冲刷损耗等因素对钛及钛合金的粉体的粒径分布、球形度以及整个离心雾化过程的稳定性等都具有重要的影响；本专利技术选择以高熔点钨为基体，考虑到钇与钛及
钛合金熔液的润湿性好且少量钇元素可以细化钛合金晶粒，增加强度、提高韧性，故选择钇作为离心雾化盘表面材料；目前通过钨基氧化钇涂层盘经钛合金熔化实验发现，以氧化钇作为喷涂层的雾化盘在高温下因为与基体钨金属热胀系数不同从而容易开裂、破碎，故本专利技术以钨粉和纯钇粉为原料，通过电子束3D打印一体成型的方法制备钨
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钇旋转盘，实现金属间冶金式结合，解决开裂难题。
[0031]为此，本专利技术提供了一种用于离心盘雾化钛及钛合金粉末的旋转盘的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
[0032]步骤S1、在计算机上通过软件绘制旋转盘三维图纸，将其转换成STL文件格式，再利用切片软件将文件切分成一定厚度的一系列有序片层，将两组切片数据传送到EBM(电子束选区熔化成型)设备系统中；
[0033]步骤S2、将钨粉、钇粉分别放进电子束选区熔化成型设备的1#加料仓和2#加料仓；
[0034]步骤S3、对基板预热，先用钨粉打印底部支撑杆和旋转盘下层，打印到预定层高，继续用钇粉打印旋转盘上层，打印到预定层高；
[0035]步骤S4、将经过电子束选区熔化成型的旋转盘在氦气保护下冷却至60℃以下，然后取本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于离心盘雾化钛及钛合金粉末的旋转盘的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤S1、通过软件绘制旋转盘三维图纸，将其转换成STL文件格式，再利用切片软件将文件切分成一定厚度的一系列有序片层，将两组切片数据传送到电子束选区熔化成型设备系统中；步骤S2、将钨粉、钇粉分别放进电子束选区熔化成型设备的1#加料仓和2#加料仓；步骤S3、对基板预热，先用钨粉打印底部支撑杆和旋转盘下层，打印到预定层高，继续用钇粉打印旋转盘上层，打印到预定层高；步骤S4、将经过电子束选区熔化成型的旋转盘在氦气保护下冷却至60℃以下，然后取出。2.根据权利要求1所述的用于离心盘雾化钛及钛合金粉末的旋转盘的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述软件为CAD、Pro/E、solidworks、UG或3Dmax中的一种。3.根据权利要求1所述的离心盘雾化钛及钛合金粉末的旋转盘材料的制备方法，其特征在于，所述旋转盘的形状为平板型、碗型或杯型；所述旋转盘的底部支撑杆长度为10～30mm，直径为3～15mm；所述旋转盘的下层和上层总高度为4～15mm，直径为10～80mm。4.根据权利要求3所述的用于离心盘雾化钛及钛合金粉末的旋转盘的制备方法，其特征在于，步骤S1中第一组切片数据中间每层钨粉打印厚度为0.05～0.06mm，钨粉打印总高度为3～10mm。5.根据权利要求3所述的用于离...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢波，吴旺，刘永胜，刘芯宇，
申请(专利权)人：成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：