[发明专利]一种提高钨铜合金力学性能的表面覆粉激光处理方法

说明书

一种提高钨铜合金力学性能的表面覆粉激光处理方法，包括以下步骤：步骤1，将超细晶或纳米晶钨粉末与铜粉末混合后得到超细晶/纳米晶钨铜粉末；步骤2，将钨铜合金置于选区激光熔化设备工作台的基板上，然后将经步骤1获得的超细晶/纳米晶钨铜粉末在钨铜合金表面覆盖一层，关闭舱门抽真空后充入氩气或氮气等惰性气体；步骤3，通过选区激光熔化设备的激光束扫描经步骤2涂覆后的超细晶/纳米晶钨铜粉末，完成粉末的激光烧结或熔化过程；待合金冷却后，从选区激光熔化设备的工作室取出即得到所需材料。该方法，实现了钨铜合金力学性能的显著提升。

技术领域

本发明属于复合材料改性技术领域，具体涉及一种提高钨铜合金力学性能的表面覆粉激光处理方法。

背景技术

钨铜合金综合了金属钨和铜的优点，其中钨熔点高、密度大，铜导电导热性能优越，因此钨铜合金广泛应用于军用耐高温材料、高压开关用电工合金、电加工电极、微电子材料，做为零部件和元器件广泛应用于航天、航空、电子、电力、冶金、机械、体育器材等行业。随着以上领域技术的不断进步和发展，钨铜合金的性能目前面临更为严苛的使用要求。

目前的商用钨铜合金大多以微米级的钨粉末为原料，制备的钨铜合金主要呈微米级晶粒组织。为了提高钨铜合金的性能，已有实验室报道通过化学合成法、爆炸法、机械合金化方法制备超细晶或纳米晶粉末后，通过粉末冶金工艺制备得到超细晶或纳米晶钨铜合金试样。但是以上方法获得的超细晶或纳米晶粉末数量较少，对于工程应用领域的中/大型构件来说其产量难以满足使用需求；而且，超细晶或纳米晶粉末的成本相比微米级粉末大大提高，限制了其推广应用。

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一种提高钨铜合金力学性能的表面覆粉激光处理方法，能够通过覆盖少量的超细晶/纳米晶粉末结合激光处理，实现该合金表面硬度和整体力学性能的显著提升。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种提高钨铜合金力学性能的表面覆粉激光处理方法，包括以下步骤：

步骤1，混合超细晶/纳米晶粉末

将超细晶或纳米晶钨粉末与铜粉末混合后得到超细晶/纳米晶钨铜粉末；

步骤2，表面覆粉

将钨铜合金置于选区激光熔化设备工作台的基板上，然后将经步骤1获得的超细晶/纳米晶钨铜粉末在钨铜合金表面覆盖一层，关闭舱门抽真空后充入氩气或氮气的惰性气体；

步骤3，激光处理

通过选区激光熔化设备的激光束扫描经步骤2涂覆后的超细晶/纳米晶钨铜粉末，完成粉末的激光烧结或熔化过程；待合金冷却后，从选区激光熔化设备的工作室取出即得到所需材料；可根据合金使用要求，重复步骤1-3，对多个表面进行覆粉后的激光处理。

步骤1中，所述超细晶/纳米晶钨铜粉末按质量百分数分别由钨30～95％和铜5～70％组成，以上份质量百分比之和为100％。

步骤2中，所述超细晶/纳米晶钨铜粉末的厚度为10nm～500μm。

步骤3中，具体激光表面处理参数为：激光功率20～1000W，扫描速度50～1500mm/s，扫描间距0.01～1mm，在整个工件表面的粉末扫描完成后，继续重复扫描0～10次。

本发明的有益效果是：

本发明一种提高钨铜合金力学性能的表面覆粉激光处理方法的优点为，基于选区激光熔化设备，无需使用送粉系统，以较低的成本，在合金表面覆盖一层少量的超细晶/纳米晶钨铜混合粉末后，采用激光对该层粉末进行烧结或熔化，使表面层超细晶/纳米晶组织与内部基体实现冶金结合，利用表面层的超细晶/纳米晶组织的存在有效阻止合金基体在变形过程中的裂纹萌生和扩展，显著提升了合金的强度和塑性变形能力。

附图说明