[发明专利]一种纯钨金属零件的电子束选区熔化成形方法

说明书

本发明公开了一种纯钨金属零件的电子束选区熔化成形方法，该方法首先利用软件建立纯钨金属零件的三维模型并进行切片处理，获取切层数据，然后根据该三维模型的切层数据采用电子束对钨粉进行选区熔化成形，得到纯钨金属零件。本发明采用电子束将钨粉熔化成形，提高了热源能量，可保证将高熔点的钨粉完全熔化，避免了钨粉熔化过程中发生球化，并在熔化选区扫描前分别对成形底板和钨粉进行高温预热处理，降低了纯钨金属零件成形过程中的温度梯度，减慢了微熔池的冷却速度，避免了快速冷却导致的钨粉熔滴球化，减少了纯钨金属零件的开裂，极大地改善了纯钨金属零件的成形质量，提高了纯钨金属零件的致密度。

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种纯钨金属零件的电子束选区熔化成形方法。

背景技术

钨作为一种重要的金属材料，具有高熔点、高沸点、高硬度、低膨胀系数、低蒸气压等特点，在航天航空、电子、化工、核工业等领域有着广泛的应用。由于钨有较高的熔点和低温脆性，很难使用常规的铸造和机加工方法将其制备零件。目前，钨零件大多通过粉末冶金法制备而得，该方法得到的钨产品存在密度低、强度小、塑性差、杂质含量难以控制等缺点，应用范围受到很大限制。另外，粉末冶金法难以制备具有曲面、弯曲管道、孔、槽等复杂结构的钨零件，

近年来快速发展起来的金属增材制造技术(又称3D打印技术)利用高能热源熔化金属粉末，通过逐点—逐线—逐层堆积的方法实现三维实体零件的直接制备，具有无模具、近净成形的优点。由于采用微熔池逐层堆积成形，金属粉末的单次熔化量小、凝固速度快，得到的零件组织细小且各向同性，力学性能可达到锻件水平。授权公告号为CN104889392A的发明专利公开了一种纯钨金属的增材制造方法，该方法以激光为能量源对钨粉进行熔化成形，由于激光能量有限，需要用重熔的方式保证钨粉充分熔化，极大影响了成形效率，并且钨粉熔化过程中极易发生球化，导致钨金属零件的致密度受限。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种纯钨金属零件的电子束选区熔化成形方法。该方法采用电子束将钨粉熔化成形，提高了热源能量，可保证将高熔点的钨粉完全熔化，并在熔化选区扫描前分别对成形底板和钨粉进行高温预热处理，降低了成形过程中的温度梯度，避免了快速冷却导致的钨粉熔滴球化，改善了纯钨金属零件的成形质量，提高了纯钨金属零件的致密度。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种纯钨金属零件的电子束选区熔化成形方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、利用三维建模软件建立纯钨金属零件的三维模型，然后利用分层软件沿其高度方向对纯钨金属零件的三维模型进行切片处理，得到切层数据，再将所述切层数据导入电子束选区熔化成形设备中；所述切层数据包括各切层截面的轮廓线数据和图形数据；

步骤二、将钨粉装入电子束选区熔化成形设备的粉仓中，然后对电子束选区熔化成形设备的成形腔抽真空至其真空度不大于1×10^-2Pa；

步骤三、采用电子束对电子束选区熔化成形设备中的成形底板进行预热；所述成形底板的预热温度为1000℃～1200℃；

步骤四、将步骤二中所述粉仓中的钨粉均匀铺设在预热后的成形底板上，然后采用电子束对钨粉进行预热扫描；所述钨粉的铺设厚度与步骤一中切片处理的每层切片的厚度相同；

步骤五、根据步骤一中导入到电子束选区熔化成形设备中的切层数据，采用电子束对步骤四中预热后的钨粉进行选区熔化扫描，形成单层实体片层；所述选区熔化扫描的过程为：先根据切层数据中的轮廓线数据进行一次扫描，所述一次扫描的扫描电流为10mA～20mA，电子束偏转速度为1000mm/s～1500mm/s，然后根据图形数据进行二次扫描，所述二次扫描的扫描电流为20mA～40mA，电子束偏转速度为100mm/s～300mm/s，电子束扫描线间距为0.05mm～0.1mm；