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一种纳米晶硬质合金增材制造方法技术

技术编号:40630639 阅读:15 留言:0更新日期:2024-03-13 21:16
本发明专利技术涉及一种纳米晶硬质合金增材制造方法,属于硬质合金和增材制造技术领域。所得纳米硬质合金同时具有高强度和高硬度,其WC晶粒平均尺度小于0.2微米。本发明专利技术以超细多晶WC粉,Co粉,晶粒生长抑制剂为原料,通过球磨制备出分散均匀的混合粉末,随后与黏合剂在真空密炼‑造粒机中制备打印喂料,再使用熔融沉积成形在惰性气体环境下打印成形硬质合金生坯,最后对生坯进行脱脂+两步烧结,制备出纳米硬质合金。本发明专利技术将增材制造与脱脂烧结工艺结合,所制备的纳米晶硬质合金相对密度高、力学性能优异且无冶金缺陷,适宜大规模批量化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种纳米晶硬质合金增材制造方法,属于硬质合金和增材制造领域。


技术介绍

1、硬质合金(cemented carbide)是由难熔金属硬质化合物和黏结金属制成的金属陶瓷复合材料,具有高硬度,高强度和高耐磨性能。其中,纳米晶硬质合金(nanocrystalline cemented carbide)是指硬质相平均晶粒尺寸小于0.2μm的硬质合金,比传统硬质合金具有更高的硬度和强度,能有效解决pcb(印制电路板)、复合材料、淬硬钢等难加工材料高效加工的难题,广泛应用于电子、航空航天、汽车等领域。主要采用粉末模压成形(compression molding,cm)、挤压成形(extrusion moulding,em)等粉末冶金方法制备。目前的粉末冶金技术难以满足几何结构复杂的纳米晶硬质合金零件制备需求,增材制造(am)技术为此提供了一种新途径。

2、在现有可用于硬质合金增材制造的技术中,粉末床熔融技术(powder bedfusion,pbf)要求原料粉末具有优异的性能,包括球形度、粒径分布、松装密度、流动性等,所制备的样品易出现大量难本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种纳米晶硬质合金增材制造方法:首先,利用球磨工艺制备分散均匀的混合粉末,其中第二相添加包括晶粒生长抑制剂;第二,真空密炼-造粒制备增材制造打印喂料;第三,熔融沉积成形在惰性气体环境下打印制备高相对密度生坯;最后,生坯脱脂+两步烧结,得到无冶金缺陷的纳米晶硬质合金产品。

2.根据权利要求1所述的一种纳米晶硬质合金增材制造方法,其特征在于:包括下述步骤:

3.根据权利要求2所述的一种纳米晶硬质合金增材制造方法,其特征在于:步骤(1)所述粉末A粒径D50小于1.0μm,粉末B粒径D50小于10μm,粉末C粒径D50小于0.2μm;粉末A质量分数为80~97%;粉末...

【技术特征摘要】

1.一种纳米晶硬质合金增材制造方法:首先,利用球磨工艺制备分散均匀的混合粉末,其中第二相添加包括晶粒生长抑制剂;第二,真空密炼-造粒制备增材制造打印喂料;第三,熔融沉积成形在惰性气体环境下打印制备高相对密度生坯;最后,生坯脱脂+两步烧结,得到无冶金缺陷的纳米晶硬质合金产品。

2.根据权利要求1所述的一种纳米晶硬质合金增材制造方法,其特征在于:包括下述步骤:

3.根据权利要求2所述的一种纳米晶硬质合金增材制造方法,其特征在于:步骤(1)所述粉末a粒径d50小于1.0μm,粉末b粒径d50小于10μm,粉末c粒径d50小于0.2μm;粉末a质量分数为80~97%;粉末b质量分数为3~19%;粉末c质量分数为0.1~5%;粉末a、b、c球磨得到的混合粉末d。

4.根据权利要求2所述的一种纳米晶硬质合金增材制造方法,其特征在于:步骤(2)中所述密炼混合料f中,混合粉末d的体积占比为40-75%,黏合剂e的体积占比为25-60%,这里将d在f中体积占比定义为粉末装载量。

5.根据权利要求2所述的一种纳米晶硬质合金增材制造方法,其特征在于:所述黏合剂e包括骨架组元、增塑组元和分散组元;所述的骨架组元为聚乙烯、聚丙烯、聚乙二醇、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚乙烯醇缩丁醛、聚缩醛等中的至少一种;所述的增塑组元包括石蜡、微晶蜡、桐油、石英、蜂蜡、棕榈蜡等中的至少一种;所述的分散组元为脂肪酸、聚丙烯酰胺、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、硬脂酸、硬脂酸盐中的至少一种。其中,骨架组元的体积35-65%;增塑组元体积占比为30-60%;分散组元的体积占比为1-15%。

6.根据权利要求2所述的一种纳...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈才刘祖铭黄伯云李咏侠邹丹常逸鸣陈雷程许林
申请(专利权)人:中南大学
类型:发明
国别省市:

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