【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及合金，特别涉及一种cu-fe合金增材及其制备方法和应用。
技术介绍
1、cu-fe合金成本低廉、较易熔炼且具有优良的综合性能,其应用前景非常广阔，但制备过程中固溶在cu基体中的fe会严重影响合金的性能，使其发展受到了限制。我国在电工电子、新一代移动通信、新能源汽车、航空航天、轨道交通等新兴产业和重大工程领域对先进铜合金材料的典型需求。激光增材制造技术正在成为解决飞机复杂构件制造的有效途径，尤其是以基于粉末床的选区激光熔和激光熔覆沉积增材制造技术为代表。铜合金激光增材制造技术可以极大的减少后处理过程，因此铜合金激光增材制造技术在移动通信、新能源汽车、航空航天等领域有广泛的应用。
2、近年来，以钛合金为代表的金属激光增材制造技术发展迅速，而铜合金激光增材制造技术的发展相对缓慢及不成熟，由于铜合金粉末的导热性高，容易在成形过程中形成未熔合孔洞和夹渣，导致其强度下降，力学性能较差。并且常规铜合金要想达到特殊的服役要求需要经过轧制等繁琐的后处理过程。因此，如何在克服以上缺点的基础上，采用一种新的增材制造方法使得cu-fe合金的机械性能进一步提高其强度成为一项难题。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，本专利技术的目的在于提供一种cu-fe合金增材及其制备方法和应用。该cu-fe合金增材中晶粒得到细化且强度得到提高。
2、为了实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案是：
3、本专利技术的第一个方面，提
4、s1：将9.5wt.％～10.5wt.％(优选为10wt.％)fe粉末、余量cu粉末和不可避免杂质球磨混合，得到cu-fe复合粉末；将cu-fe复合粉末铺在成形舱基板上，形成复合粉末层；
5、s2：惰性氛围下，对所述复合粉末层进行激光扫描熔凝成形；所述激光功率为340w～360w，激光扫描的扫描速度为780mm/s～820mm/s；
6、s3：重复s1和s2，实现逐层激光扫描打印成形，得到成形合金增材。
7、在本专利技术的一些实施方式中，所述的cu-fe合金增材的制备方法还包括对成形合金增材进行时效处理；所述时效处理的温度为480℃～520℃，时间为20h～30h；优选温度为500℃，时间为23.5h～24.5h。
8、在本专利技术的一些实施方式中，所述激光功率为340w～360w，激光扫描速度为780mm/s～820mm/s。
9、在本专利技术的一些实施方式中，所述激光扫描的参数包括：激光功率为340w～360w；和/或，扫描速度为780mm/s～820mm/s；和/或，扫描间距为78μm～82μm；和/或，铺粉层厚为29μm～31μm。
10、在本专利技术的一些实施方式中，s1中，所述fe粉末、cu粉末为球状或类球状，平均粒径为15μm～53μm。
11、在本专利技术的一些实施方式中，s1中，所述cu粉末由以下成分组：fe:≤0.001wt.％；sb:≤0.002wt.％；as:≤0.002wt.％；bi：≤0.0035wt.％；s:≤0.0024wt.％；pb:≤0.005wt.％；，余量为cu及不可避免杂质。
12、在本专利技术的一些实施方式中，s1中，所述fe粉末由以下成分组：c:≤0.015wt.％；p:≤0.002wt.％；s:≤0.015wt.％；si:≤0.005wt.％；mn:≤0.002wt.％,余量为fe及不可避免杂质。
13、在本专利技术的一些实施方式中，s1中所述球磨混合的磨球的直径为5mm～15mm。
14、在本专利技术的一些实施方式中，上述磨球的质量与所述fe粉末和cu粉末质量之和的比为1：(10～11)。
15、在本专利技术的一些实施方式中，s1中所述球磨混合的转速为150r/min～200r/min，时间为2h～3h。
16、在本专利技术的一些实施方式中，s1中还包括将球磨混合后得到的复合粉末进行干燥；优选地，所述干燥的温度为55℃～60℃，时间为3h～4h。
17、本专利技术中，采用机械合金化法(球磨混合)制备复合粉末，能制得具有良好流动性的cu-fe复合粉末。
18、在本专利技术的一些实施方式中，s1中所述成形舱内的压力为5kpa～10kpa。
19、在本专利技术的一些实施方式中，s1中所述成形舱内的氧含量≤100ppm。
20、在本专利技术的一些实施方式中，s1中所述基板为316不锈钢板材。
21、在本专利技术的一些实施方式中，s2中所述惰性氛围选自氮气或氩气氛围。
22、在本专利技术的一些实施方式中，s2中，激光束按照预设的扫描路径先成形内部实体平面，完成内部实体平面的成形后，激光束围绕着该层内部实体平面的边缘由内至外依次进行外部轮廓的扫描成形，完成单层打印层的成形。
23、在本专利技术的一些实施方式中，s3中所述逐层激光扫描打印成形具体为：每层的激光扫描路径与上一层的激光扫描路径成60°～67°的夹角进行打印成形。
24、本专利技术的第二个方面，提出了一种所述的cu-fe合金增材的制备方法制得的cu-fe合金增材。
25、在本专利技术的一些实施方式中，所述cu-fe合金增材的抗拉强度为446mpa～482mpa；和/或，屈服强度324mpa～361mpa；和/或，延伸率15.4％～17.4％；和/或，硬度155hv0.5～167hv0.5。
26、在本专利技术的一些实施方式中，所述cu-fe合金增材的抗拉强度为446mpa～454mpa；和/或，屈服强度324mpa～332mpa；和/或，延伸率15.6％～17.2％；和/或，硬度155hv0.5～159.2hv0.5。
27、在本专利技术的一些实施方式中，当所述cu-fe合金增材经时效处理后，其抗拉强度为476mpa～482mpa；和/或，屈服强度357mpa～361mpa；和/或，延伸率15.4％～17.4％；和/或，硬度163.2hv0.5～167hv0.5。
28、本专利技术的第三个方面，提出了一种所述cu-fe合金增材在航空、航天、汽车零件制造中的应用。
29、本专利技术的有益效果是：
30、本专利技术中cu-fe合金增材的制备方法使得合金的强度得到提高；更进一步，经过退火处理后cu-fe合金的机械性能会进一步提高，省去了繁琐的后处理过程便能超过现有的cu-fe合金的力学性能。
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1.一种Cu-Fe合金增材的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的Cu-Fe合金增材的制备方法，其特征在于：所述的Cu-Fe合金增材的制备方法还包括对成形合金增材进行时效处理；所述时效处理的温度为480℃～520℃，时间为20h～30h。
3.根据权利要求1所述的Cu-Fe合金增材的制备方法，其特征在于：所述激光扫描的参数包括：激光功率为340W～360W；和/或，扫描速度为780mm/s～820mm/s；和/或，扫描间距为78μm～82μm；和/或，铺粉层厚为29μm～31μm。
4.根据权利要求1所述的Cu-Fe合金增材的制备方法，其特征在于：S1中，所述Fe粉末、Cu粉末为球状或类球状，平均粒径为15μm～53μm。
5.根据权利要求1所述的Cu-Fe合金增材的制备方法，其特征在于：S1中所述球磨混合的转速为150r/min～200r/min，时间为2h～3h。
6.根据权利要求1所述的Cu-Fe合金增材的制备方法，其特征在于：S3中所述逐层激光扫描打印成形具体为：每层的激光扫描路径与上一层
7.一种如权利要求1～6任一项所述的Cu-Fe合金增材的制备方法制得的Cu-Fe合金增材。
8.根据权利要求7所述的Cu-Fe合金增材，其特征在于：所述Cu-Fe合金增材的抗拉强度为446MPa～482MPa；和/或，屈服强度324MPa～361MPa；和/或，延伸率15.4％～17.4％；和/或，硬度155HV0.5～167HV0.5。
9.根据权利要求7所述的Cu-Fe合金增材，其特征在于：当所述Cu-Fe合金增材经时效处理后，其抗拉强度为476MPa～482MPa；和/或，屈服强度357MPa～361MPa；和/或，延伸率15.4％～17.4％；和/或，硬度163.2HV0.5～167HV0.5。
10.一种如权利要求7～9任一项所述Cu-Fe合金增材在航空、航天、汽车零件制造中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种cu-fe合金增材的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的cu-fe合金增材的制备方法，其特征在于：所述的cu-fe合金增材的制备方法还包括对成形合金增材进行时效处理；所述时效处理的温度为480℃～520℃，时间为20h～30h。
3.根据权利要求1所述的cu-fe合金增材的制备方法，其特征在于：所述激光扫描的参数包括：激光功率为340w～360w；和/或，扫描速度为780mm/s～820mm/s；和/或，扫描间距为78μm～82μm；和/或，铺粉层厚为29μm～31μm。
4.根据权利要求1所述的cu-fe合金增材的制备方法，其特征在于：s1中，所述fe粉末、cu粉末为球状或类球状，平均粒径为15μm～53μm。
5.根据权利要求1所述的cu-fe合金增材的制备方法，其特征在于：s1中所述球磨混合的转速为150r/min～200r/min，时间为2h～3h。
6.根据权利要求1所述的cu-fe...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈斌，李润霞，王福柱，任是铭，胡伊汶，姜镇军，陈志平，王志鹏，夏鹏，
申请(专利权)人：东莞理工学院，
类型：发明
国别省市：
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