【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及3d打印，具体涉及一种用于磁力结合3d打印的金属粉末及其制备方法。
技术介绍
1、增材制造技术是目前先进制造技术之一，主要类型包括熔融沉积式成型、激光增材制造、电子束熔融成型、粘结剂喷射成型等。其中，粘结剂喷射成型在铸造生产的无模成型中得到了广泛的应用。然而，使用粘结剂的成本高，容易在铸件中产生气孔缺陷，会造成环境污染，清理难度高。新型磁力结合3d打印技术通过磁场下的磁力作用，将模型结合为一整体以替代或减少粘结剂的使用，可解决上述提到的问题。而新型磁力结合3d打印技术实现的关键，是需要一种磁性可选区调控的粉末材料。
2、目前研究较多的磁性转变方式主要为化学掺杂法、晶态转变法、高温氧化法等，但这些方法应用于磁力结合3d打印技术存在很多困难，仍需发展一种能够实现3d打印简单高效磁性调控的粉末材料。亚稳态奥氏体钢根据不同的组织结构会呈现不同的磁学性质，其中体心立方结构(bcc)的马氏体相呈铁磁性，而面心立方结构(fcc)的奥氏体相呈顺磁性。在一定驱动力下，亚稳态奥氏体钢中的奥氏体相可以迅速的发生马氏体相转变，可以发展为一种高效实现材料磁性调控的途径。然而，由于研究主要集中在避免奥氏体钢中发生相变提高稳定性或使部分相变提高材料的机械性能，对于相变引起的磁性转变特性还尚未得到充分利用。
3、因此，通过调整奥氏体钢中cr、ni、mn等元素的含量比例，研究设计并制备出一种亚稳态奥氏体钢粉末，在较小的驱动力下可实现更多的马氏体相转变量产生磁性，且在热处理后能回复到奥氏体相实现退磁，充分发挥奥氏体钢相变所产生
技术实现思路
1、针对现有喷射粘结剂3d打印技术用于铸造时会造成气孔缺陷、环境污染、清理难度高的问题，本专利技术提供一种用于磁力结合3d打印的金属粉末，该金属粉末材料的磁性可选区调控，通过磁场下的磁力作用将模型结合为一整体以替代或减少粘结剂的使用，同时本专利技术还提供一种用于磁力结合3d打印的金属粉末制备方法。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：
3、一方面，本专利技术提供了一种用于磁力结合3d打印的金属粉末，所述金属粉末为一种奥氏体钢金属粉末，初始状态下基本无磁性，经过受力后能产生磁性，再经过加热处理后又能回复到基本无磁性。
4、进一步，所述奥氏体钢金属粉末的马氏体开始转变温度低于3d打印铺粉温度，应变诱发马氏体转变的最高温度高于3d打印铺粉温度，层错能大于等于18mj/m2，镍当量和铬当量处于在舍弗勒组织图上的奥氏体相区。
5、另一方面，本专利技术提供了一种用于磁力结合3d打印的金属粉末制备方法，包括以下步骤：
6、s1、设计金属材料成分，使其马氏体开始转变温度低于3d打印铺粉温度，使其应变诱发马氏体转变的最高温度高于3d打印铺粉温度，使其层错能大于等于18mj/m2，镍当量和铬当量处于在舍弗勒组织图上的奥氏体相区；
7、s2、熔炼，按照设计的成分熔炼金属材料；
8、s3、粉末加工，将熔炼的金属制成金属粉末；
9、s4、将金属粉末进行固溶处理及水淬处理，得到基本无磁性的金属粉末；
10、s5、使基本无磁性的金属粉末受力后产生磁性。
11、进一步，所述步骤s1设计金属材料成分包括以下步骤：
12、s11、初步设计材料的成分范围；
13、s12、计算材料的马氏体开始转变温度，选取马氏体开始转变温度低于3d打印铺粉温度的成分范围；
14、s13、在步骤s12筛选的成分范围内，计算材料的应变诱发马氏体转变的最高温度，选取应变诱发马氏体转变的最高温度高于3d打印铺粉温度的成分范围；
15、s14、在步骤s13筛选的成分范围内，计算材料的层错能，选取层错能大于等于18mj/m2的成分范围；
16、s15、在步骤s14筛选的成分范围内，计算材料的镍当量和铬当量，选取镍当量和铬当量处于在舍弗勒组织图上的奥氏体相区的成分范围；
17、s16、在步骤s15筛选的成分范围内，计算材料的铬镍比，并对步骤s15筛选的成分按铬镍比进行排序，选取其中铬镍比高的成分。
18、进一步，所述步骤s1中材料的应变诱发马氏体转变的最高温度用md30代表，md30即真应变为30％时奥氏体产生50％马氏体转变时的温度；所述步骤s1中材料的层错能用代表，是室温300k下的层错能。
19、进一步，所述材料的马氏体开始转变温度计算如下：
20、ms＝1350-1655(wc+wn)-33wmn-28wsi-42wcr-61wni
21、所述材料的应变诱发马氏体转变的最高温度计算如下：
22、md30＝413-462(wc+wn)-8.1wmn-9.2wsi-13.7wcr-9.5wni-18.5wmo
23、所述材料的层错能计算如下：
24、
25、所述材料的镍当量计算如下：
26、nieq＝wni+30(wc+wn)+0.5(wmn+wcu+wco)
27、所述材料的铬当量计算如下：
28、creq＝wcr+1.5wsi+wmo
29、其中，wc、wn、wmn、wsi、wcr、wni、wmo、wcu、wco分别代表金属合金中c、n、mn、si、cr、ni、mo、cu、co元素的重量百分比；是室温300k下的层错能，是纯γ-fe在室温时的层错能。
30、进一步，所述步骤s2中的熔炼为真空感应熔炼。
31、进一步，所述步骤s3中的粉末加工为惰性气体雾化。
32、进一步，所述步骤s5使基本无磁性的金属粉末受力后产生磁性的方法为抛/喷丸处理。
33、进一步，所述抛/喷丸处理金属粉末材料的喷射速度为10-160米/秒。
34、与现有技术相比，本专利技术提供的用于磁力结合3d打印的金属粉末，特征指标能够满足磁力结合3d打印技术对于铺粉材料的要求，易于实现工业化制备；本专利技术提供的用于磁力结合3d打印的金属粉末制备方法，能够实现成分的定量精确设计，过程可操作性强，易于实现计算机筛选。
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1.一种用于磁力结合3D打印的金属粉末，其特征在于，所述金属粉末为一种奥氏体钢金属粉末，初始状态下基本无磁性，经过受力后能产生磁性，再经过加热处理后又能回复到基本无磁性。
2.根据权利要求1所述的用于磁力结合3D打印的金属粉末，其特征在于，所述奥氏体钢金属粉末的马氏体开始转变温度低于3D打印铺粉温度，应变诱发马氏体转变的最高温度高于3D打印铺粉温度，层错能大于等于18mJ/m2，镍当量和铬当量处于在舍弗勒组织图上的奥氏体相区。
3.一种用于磁力结合3D打印的金属粉末制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的用于磁力结合3D打印的金属粉末制备方法，其特征在于，所述步骤S1设计金属材料成分包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的用于磁力结合3D打印的金属粉末制备方法，其特征在于，所述步骤S1中材料的应变诱发马氏体转变的最高温度用Md30代表，Md30即真应变为30％时奥氏体产生50％马氏体转变时的温度；所述步骤S1中材料的层错能用代表，是室温300K下的层错能。
6.根据权利要求5所述的用于磁力结合3D打
7.根据权利要求3所述的用于磁力结合3D打印的金属粉末制备方法，其特征在于，所述步骤S2中的熔炼为真空感应熔炼。
8.根据权利要求3所述的用于磁力结合3D打印的金属粉末制备方法，其特征在于，所述步骤S3中的粉末加工为惰性气体雾化。
9.根据权利要求3所述的用于磁力结合3D打印的金属粉末制备方法，其特征在于，所述步骤S5使基本无磁性的金属粉末受力后产生磁性的方法为抛/喷丸处理。
10.根据权利要求9所述的用于磁力结合3D打印的金属粉末制备方法，其特征在于，所述抛/喷丸处理金属粉末材料的喷射速度为10-160米/秒。
...【技术特征摘要】
1.一种用于磁力结合3d打印的金属粉末，其特征在于，所述金属粉末为一种奥氏体钢金属粉末，初始状态下基本无磁性，经过受力后能产生磁性，再经过加热处理后又能回复到基本无磁性。
2.根据权利要求1所述的用于磁力结合3d打印的金属粉末，其特征在于，所述奥氏体钢金属粉末的马氏体开始转变温度低于3d打印铺粉温度，应变诱发马氏体转变的最高温度高于3d打印铺粉温度，层错能大于等于18mj/m2，镍当量和铬当量处于在舍弗勒组织图上的奥氏体相区。
3.一种用于磁力结合3d打印的金属粉末制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的用于磁力结合3d打印的金属粉末制备方法，其特征在于，所述步骤s1设计金属材料成分包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的用于磁力结合3d打印的金属粉末制备方法，其特征在于，所述步骤s1中材料的应变诱发马氏体转变的最高温度用md30代表，m...
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