[发明专利]一种细晶高比重钨合金的制备方法

说明书

本发明公开了一种细晶高比重钨合金的制备方法包括以下步骤：(1)按比取料：纯钨粉80～95份，纯金属粘接相粉末5～20份；(2)原料处理：将混合粉末在真空条件下烘干，然后装入激光快速成形系统的送粉器的料筒中备用；(3)装置准备：采用高纯氩气置换成形腔室内气氛，再采用循环净化方法降低成形腔室内水氧含量；建立待加工细晶高比重钨合金样件的三维模型，进行分层切片处理和路径规划；(4)激光制备成形：启动激光快速成形系统，同轴输出激光与粉末，根据设定的切片信息和扫描路径信息，逐层熔化沉积在成形基板上。该方法采用送粉式激光快速成形技术来制备细晶高比重钨合金，简单快速高效，且制备得到的钨晶粒尺寸与原始钨粉尺寸几乎一致。

技术领域

本发明涉及合金材料制备技术领域，具体涉及一种激光快速成形技术制备细晶高比重钨合金的方法。

背景技术

高比重钨合金是由钨颗粒和粘接相组成的一种两相合金，其中粘接相一般由镍、铁、铜、钴、锰等元素中两种及以上元素组成，且钨在粘接相中也有一定固溶度。高比重钨合金在航空航天、武器、汽车、能源、医疗等国防工业和民用工业领域有着广泛的应用背景。

传统高比重钨合金一般采用平均粒径为0.5～6微米的原始钨粉和平均粒径为1～6微米的镍、铁、铜等粉末液相烧结而成，然而，在液相烧结过程中钨晶粒在粘接相中溶解析出，至使原始钨晶粒由0.5～6微米长大到20～80微米，钨晶粒尺寸一般为原始钨晶粒尺寸的10～13倍，这种粗大的钨晶粒降低了高比重钨合金的力学性能。

由于细晶化可有效提升高比重钨合金的力学性能，尤其可提高其绝热剪切性能。因此，目前国内外研究学者多采用超细/纳米复合粉末，利用固相烧结的方式制备细晶高比重钨合金。然而，这种超细/纳米复合粉末的制备工序复杂，后续细晶高比重钨合金的制备还需要经过混料、装料、压制、烧结过程，工序复杂，且制备过程需要模具，最终大幅提高了其整个制造成本和制造难度。

因此，开发新的细晶高比重钨合金的制备方法成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种细晶高比重钨合金的制备方法，该方法以纯元素粉末为原料，采用送粉式激光快速成形技术来制备得到细晶高比重钨合金，简单快速高效，且制备得到的钨晶粒尺寸与原始钨粉尺寸几乎一致。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种细晶高比重钨合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)按比取料：按以下重量份数取原料并混合得到混合粉末：纯钨粉80～95份，纯金属粘接相粉末5～20份；

(2)原料处理：将混合粉末在真空条件下烘干，然后装入激光快速成形系统的送粉器的料筒中备用，送粉时采用高纯氩气作为载粉气和保护气；

(3)装置准备：采用高纯氩气置换成形腔室内气氛，再采用循环净化方法降低成形腔室内水氧含量；建立待加工细晶高比重钨合金样件的三维模型，进行分层切片处理和路径规划，将切片信息和扫描路径信息导入激光快速成形系统；

(4)激光制备成形：启动激光快速成形系统，同轴输出激光与粉末，根据设定的切片信息和扫描路径信息，逐层熔化沉积在成形基板上，制备出粒度为原料纯钨粉粒度1.0～1.1倍的细晶高比重钨合金；

其中，混合粉末中纯钨粉是部分熔化、纯金属粘接相粉末是全部熔化后沉积在成形基板上的。

具体的说，所述步骤(4)中，激光快速成形系统中的参数设定如下：激光功率为600～3000W，扫描速率为300～900mm/min，送粉速率为5～20g/min，载粉气流量为5～15L/min。

具体的说，所述步骤(1)中纯钨粉的平均粒度为5～20微米。

具体的说，所述步骤(1)中纯金属粘接相粉末的平均粒度为30～150微米。