[发明专利]基于PREP工艺的CoCrMo粉末的电子束熔融增材制造方法

说明书

基于PREP工艺的CoCrMo粉末的电子束熔融增材制造方法，包括以下步骤：1）采用等离子旋转电极制粉工艺（PREP）制备CoCrMo合金粉末，筛分得到45‑180μm粉末；2）采用电子束熔融技术制备CoCrMo成形件；3）对合金进行热处理；4）合金成件取样，用于拉伸性能及洛氏硬度的检测；采用本方法制备的CoCrMo合金高强度、良塑性等特点。

技术领域

本发明属于增材制造技术领域，具体涉及基于PREP工艺的CoCrMo粉末的电子束熔融增材制造方法。

背景技术

增材制造(Additive Manufacturing，AM)技术是一种快速成型的制造技术。以数字模型为基础，通过逐层打印金属或其他材料粉末来实现蓝图变实物。目前，该技术已被应用于众多领域，替代这些领域传统依赖的精细加工工艺。很大程度上提高了原有的精细程度也大大提高了工作效率。电子束熔融（Electron Beam Melting，EBM）是其中一种金属增材制造技术，其特点在于使用高能电子束来融化金属粉末。优势在于电子束能量转换效率高，金属粉末熔化速度更快，因此能更快成型。同时电子束的扫描速度很快，可利用这一特点对每一层金属粉末扫描预热以提高粉末温度。目前，电子束熔融技术已广泛应用于模型、样机及医疗等复杂器件的生产当中。

CoCrMo合金具有极好的抗腐蚀性、耐磨损性、热膨胀系数低和弹性模量不随强度而变等特点。因此广泛应用于医疗、航天等领域。随着电子束熔融成形技术的兴起，配以CoCrMo合金抗腐蚀、耐磨损、生物相容性好及良好的力学性能，非常适用于现阶段医疗产业等领域。目前，等离子旋转电极制粉法所得粉末相比于气雾化法制得的粉末流动性好，形貌佳，夹杂少、粉末氧含量低。这些优点都能匹配电子束熔融成形技术的需求。同时电子束熔融成形技术所需的粉末粒径45-180μm，等离子旋转电极制粉法在此粒度区间的粉末收得率很高。这些方面的匹配，使得等离子旋转电极制粉法所得的CoCrMo合金粉末应用于电子束熔融成形技术成为了可能。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供基于PREP工艺的CoCrMo粉末的电子束熔融增材制造方法，采用低氧量、高流速的PREP粉末作为打印材料，提高成形件的综合力学性能；本方法制备的成形件满足ASTM F75中对于CoCrMo合金的性能要求，抗张强度≥655MPa，屈服强度≥450MPa，洛氏硬度≥25HB。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：基于PREP工艺的CoCrMo粉末的电子束熔融增材制造方法，包括以下步骤：

基于PREP工艺的CoCrMo粉末的电子束熔融增材制造方法，包括以下步骤：

1）采用PREP制粉工艺制备CoCrMo合金粉末，CoCrMo合金粉末的粒径为45-180μm；

2）采用EBM设备使CoCrMo合金粉末成形，获得成形件；

3）将成形件进行去应力退火处理，500℃保持4小时然后随炉冷却；

4）样件取样，进行拉伸性能测试及洛氏硬度的测试。

所述的CoCrMo合金增材制造采用了PREP工艺制备的CoCrMo合金粉末。

所述的CoCrMo合金粉末粒度处于45-180μm。

所述的成形件，抗张强度≥655MPa，屈服强度≥450MPa，洛氏硬度≥25HB，满足ASTM F75中对于CoCrMo合金的性能要求。

本发明的有益效果在于：

与现有技术相比，使用本发明的方法进行粉末选材（粒径45-180μm），可以最大化利用PREP制粉工艺产出粒径的粉末。该粒径范围的粉末收得率很高，同时该粒径范围的粉末具有流动性好的特点，方便进行成形操作；