【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及粉末冶金及金属增材制造，具体是涉及一种提高增材制造薄壁cucrzr合金零件机械性能的方法。
技术介绍
1、cucrzr合金是一种时效强化合金，在保持高强度的同时仍然具有优异的导电导热性能、热稳定性和抗氧化性能，是一种重要的结构材料。被广泛应用于航空航天等领域，特别适合于热交换设备，以及火箭发动机燃烧室内衬等部件。传统铸造、锻造、机械加工、焊接等技术制备具有复杂形状薄壁cucrzr合金零件时，面临产品报废率高，生产周期长等问题。增材制造容易制备传统材料加工技术难以成形的复杂零件，增材制造复杂形状薄壁cucrzr合金零件通常需要固溶+时效处理才能提高其性能，在面对具有薄壁等复杂形状零件时，热处理会导致零件发生变形翘曲等难题。相比之下深冷处理技术在提高铜合金零件性能方面具有同样的作用，但不会因高温处理导致合金零件变形，因此在提高增材制造铜合金零件方面具有独特的优势。深冷处理显著提高了增材制造薄壁cucrzr合金零件的室温维氏硬度，维氏硬度提高30％。显著改善了薄壁cucrzr合金零件各向异性，最高延伸率提高约40％，抗拉强度抗拉强度提高约6％。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种提高增材制造薄壁cucrzr合金零件机械性能的方法。
2、本专利技术的技术方案是：一种提高增材制造薄壁cucrzr合金零件机械性能的方法，包括以下步骤：
3、s1、预处理
4、将cucrzr合金粉末放入80～120℃的真空干燥箱中处理2～1
5、s2、金属增材制造
6、利用金属增材制造工艺对步骤s1中得到的cucrzr合金颗粒进行逐层打印使其熔化凝固，制备出壁厚为0.1～10mm的cucrzr合金零件；
7、s3、深冷处理
8、将步骤s2中获得的cucrzr合金零件浸泡在温度为-196℃的液氮中深冷处理1～10天，处理完成后干燥即得薄壁cucrzr合金零件。
9、说明：本专利技术首次提出将深冷处理与金属增材制造结合起来共同提升薄壁cucrzr合金零件的机械性能，相较于传统的增材制造中固溶+时效处理的方式，本方法中利用深冷处理显著提高了增材制造薄壁cucrzr合金零件的室温维氏硬度，维氏硬度提高约30％，显著改善了薄壁cucrzr合金零件各向异性，最高延伸率提高约40％，抗拉强度抗拉强度提高约6％，同时不会造成零件发生变形翘曲等需要后期进一步去解决的难题。
10、进一步地，步骤s1中，满足要求的所述cucrzr合金粉末按重量百分比计，包括cr：0.5～1.5％，zr：0.05～0.25％，o：≤0.06％，fe：≤0.05％，si：≤0.05％，p：≤0.01％，余量为cu和少量不可避免的杂质；
11、说明：根据实验数据可得，cucrzr合金粉末中各元素的占比在上述条件范围内具备较佳的机械性能，制备到性能更优的薄壁cucrzr合金零件。
12、更进一步地，所述cucrzr合金粉末的粒度为15～106μm，纯度为99.9％；
13、说明：针对cucrzr合金粉末的上述限定能够确保提升粉末在进行增材制造过程中针对激光束的吸收率，进一步促进增材制造反应的效果，提升薄壁cucrzr合金零件的机械性能。
14、进一步地，对所述cucrzr合金粉末进行均化处理1～2h；
15、所述均化处理方法为：1)先将cucrzr合金粉末按照粒度分为15～35μm、36～70μm、71～106μm三种粉末备用；
16、2)取粒度为15～35μm的cucrzr合金粉末并按照球料比为2～3：1将磨球与cucrzr合金粉末放入球磨罐中，得到第一混料；然后按照第一混料与控制剂的质量比为1～2：0.5～0.7向球磨罐中加入控制剂，对球磨罐抽真空至真空度为-0.08～-0.1mpa，将球磨罐放入行星式球磨机中研磨15～20min，得到第一研磨料；所述控制剂采用无水乙醇；
17、3)向第一研磨料中加入粒度为36～70μm的cucrzr合金粉末，按照球料比为2～3：1.2～1.4混合得到第二混料，再次调整真空度为-0.08～-0.1mpa，对第二混料继续研磨15～20min，得到第二研磨料；向第二研磨料中加入71～106μm的cucrzr合金粉末，按照球料比为2～3：1.8～2混合得到第三混料，再次调整真空度为-0.08～-0.1mpa，对第三混料继续研磨15～20min，得到第三研磨料；
18、4)将球磨罐内的第三研磨料倒出即得粒度为25～85μm的cucrzr合金均化颗粒；
19、5)利用粒径为53μm的筛板对cucrzr合金均化颗粒进行筛分，分别获得粒度为25～53μm的第一均化颗粒、以及粒度为53～85μm的第二均化颗粒；
20、说明：上述对cucrzr合金均化处理的方式能够有效提升cucrzr合金粉末的均匀度，通过调整球料比以及各研磨料之间的协同混合方式进一步提升球磨处理效果，金属颗粒的形状和大小都较为均匀，增强cucrzr合金粉末的均匀化程度，提高了产品的质量，进一步改善cucrzr合金的机械性能。
21、更进一步地，在步骤4)后对所述cucrzr合金均化颗粒进行改性处理；
22、所述改性处理方法为：将cucrzr合金均化颗粒分为3～5组，自下至上逐层平铺，每层厚1～3mm，每铺一层向cucrzr合金均化颗粒表面按照10～15ml/dm2喷洒一层增强助剂，直至将cucrzr合金均化颗粒使用完，得到混合粉末，然后在超声频率为30～50khz下对混合粉末超声波处理15～30min，得到改性粉料；所述增强助剂按照质量百分比计，包括45～55％的sic、8～10％的硝酸氧化稀土以及余量的乙醇；
23、说明：上述方法能够提升cucrzr合金的吸收率，增强cucrzr合金零件性能，碳化硅能够很好的分散在乙醇溶液中，随着乙醇的流动性进入cucrzr合金粉末层内部，从而提升增加表面的粗糙度，使得激光多次反射提高吸收，显著提升粉末对激光的吸收辐照度，硝酸氧化稀土是一种由硝酸和稀土元素氧化物反应制备的混合物，具有强氧化性，随着乙醇流动分布在各个粉末层的不同位置，也能提升粉末层表面粗糙度，进一步提升cucrzr合金粉末对激光的吸收辐照度。
24、进一步地，步骤s2中，所述金属增材制造工艺为激光增材制造工艺或电子束粉末床熔融工艺；
25、说明：采用激光增材制造工艺或电子束增材制造工艺相较于其他增材制造方式可以更好的制备出薄壁cucrzr合金零件。
26、更进一步地，采用激光增材制造工艺打印样品时，选用第一均化颗粒；工艺参数为：激光功率为200～500w，扫描速度为200～1000mm/s，熔化间距为50～120μm，粉末层厚30～100μm；
27、说明：激光打印粒度大于53μm，不好成型，缺陷太多，上述参数状态下能够使得粉末被充本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种提高增材制造薄壁CuCrZr合金零件机械性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种提高增材制造薄壁CuCrZr合金零件机械性能的方法，其特征在于，步骤S1中，所述CuCrZr合金粉末按重量百分比计，包括Cr：0.5～1.5％，Zr：0.05～0.25％，O：≤0.06％，Fe：≤0.05％，Si：≤0.05％，P：≤0.01％，余量为Cu。
3.根据权利要求1所述的一种提高增材制造薄壁CuCrZr合金零件机械性能的方法，其特征在于，所述CuCrZr合金粉末的粒度为15～106μm，纯度为99.9％。
4.根据权利要求3所述的一种提高增材制造薄壁CuCrZr合金零件机械性能的方法，其特征在于，对所述CuCrZr合金粉末进行均化处理1～2h；
5.根据权利要求4所述的一种提高增材制造薄壁CuCrZr合金零件机械性能的方法，其特征在于，步骤S2中，所述金属增材制造工艺为激光增材制造工艺或电子束粉末床熔融工艺。
6.根据权利要求5所述的一种提高增材制造薄壁CuCrZr合金零件机械性能的方法，其特
7.根据权利要求5所述的一种提高增材制造薄壁CuCrZr合金零件机械性能的方法，其特征在于，采用电子束粉末床熔融工艺打印样品时，选用第二均化颗粒；打印过程为：将CuCrZr合金颗粒铺在成型仓内部水平放置的底板上，对成型仓内抽真空，待成型仓真空度达到10-2Pa时，开始充入氦气，并对底板预热至50～500℃，设置好打印参数后开始打印；
8.根据权利要求1所述的一种提高增材制造薄壁CuCrZr合金零件机械性能的方法，其特征在于，步骤S3中，在深冷处理之前对CuCrZr合金零件进行前处理；
9.根据权利要求8所述的一种提高增材制造薄壁CuCrZr合金零件机械性能的方法，其特征在于，所述喷丸器的参数为：喷射角度为85～95°，喷射距离为195～205mm，喷射次数为3～5次，行进速度为15～25mm/min。
...【技术特征摘要】
1.一种提高增材制造薄壁cucrzr合金零件机械性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种提高增材制造薄壁cucrzr合金零件机械性能的方法，其特征在于，步骤s1中，所述cucrzr合金粉末按重量百分比计，包括cr：0.5～1.5％，zr：0.05～0.25％，o：≤0.06％，fe：≤0.05％，si：≤0.05％，p：≤0.01％，余量为cu。
3.根据权利要求1所述的一种提高增材制造薄壁cucrzr合金零件机械性能的方法，其特征在于，所述cucrzr合金粉末的粒度为15～106μm，纯度为99.9％。
4.根据权利要求3所述的一种提高增材制造薄壁cucrzr合金零件机械性能的方法，其特征在于，对所述cucrzr合金粉末进行均化处理1～2h；
5.根据权利要求4所述的一种提高增材制造薄壁cucrzr合金零件机械性能的方法，其特征在于，步骤s2中，所述金属增材制造工艺为激光增材制造工艺或电子束粉末床熔融工艺。
6.根据权利要求5所述的一种提高增材制造薄壁cucrzr...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘世锋，李云哲，王岩，魏瑛康，王建勇，张亮亮，贾文鹏，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：
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