[发明专利]一种镁合金3D增材制造高粘全液相烧结方法

说明书

本发明公开了一种镁合金3D增材制造高粘全液相烧结方法，包括以下步骤：1）坯料制造：将所需要打印的制品形状导入计算机控制系统中，镁合金粉末和胶水在3D打印机中通过交替喷涂成型的方式打印得到所需要形状的坯料；2）坯料烧结：将步骤1）得到的坯料干燥后，在保护气氛围或真空中脱脂烧结，再冷却至室温。本发明可以有效突破镁合金粉末表面的氧化层，提高烧结密度和强度；同时，对温度进行严格控制，使整个烧结过程中不会产生溶胀等不良现象，保证了坯料在烧结过程中仍然维持原有形状，既保证了坯料形状的完整性，又能在高温下烧结使得到的镁合金具有优异的力学性能。

技术领域

本发明涉及镁合金3D打印技术领域，具体涉及一种镁合金3D增材制造高粘全液相烧结方法。

背景技术

随着装备制造业的快速发展，高端装备使用的镁合金件外形越来越复杂，传统的镁合金成形技术难以适应复杂件的制造要求。三维快速成形打印简称3D打印，又称增材制造，因其不受成形件外形的约束，该技术也为镁合金复杂件的成形制造提供了新的技术解决途径，如果结构复杂的镁合金构件可以通过3D打印技术获得，将极大拓宽镁合金的应用范围和发展空间。

但镁合金化学性质活泼，容易在镁合金粉末表面形成一层氧化镁，从而大大降低了粉体的表面能，难以烧结成形。目前，针对不同材料，可以选用不同的3D打印来实现。金属加工普遍采用的是选择性激光烧结(SLS)和选择性激光熔融(SLM)，前者是先将粉末预热到稍低于其熔点的温度，然后在刮平棍子的作用下将粉末铺平，激光束在计算机控制下根据分层截面信息进行有选择地烧结，一层完成后再进行下一层烧结，全部烧结完后去掉多余的粉末，就得到烧结好的零件；后者是选用激光作为能量源，按照三维CAD切片模型中规划好的路径在金属粉末床层进行逐层扫描，扫描过的金属粉末通过熔化、凝固从而达到冶金结合的效果，最终获得模型所设计的金属零件。而这两种3D打印技术都不适用于镁合金，因为镁粉极为活泼，如果采用上述方法在打印过程中很容易出现燃烧现象，无法打印成型。现有技术在镁合金制品与3D打印技术的结合上进行了改进，将镁粉与胶水混合打印出坯料，再进行烧结得到镁合金构件。这样，对于镁合金烧结工艺来说，烧结过程需要保持一定的样品形貌，这就对烧结工艺提出了新的要求，既要烧的强度高，又不能破坏原有形状。

传统的烧结工艺分为固相烧结法和液相烧结法，固相烧结法可以有效的保持样品的原有形状，但由于烧结温度低，导致粉体颗粒间的扩散缓慢，产时间烧结还会使得粉体表面氧化严重，使得原子扩散更加难以进行，在短时间内难以烧结致密，虽然经过长时间烧结，可以提高致密度，增加强度，但是烧结时间过长(通常在50-200小时左右)导致成本过高。液相烧结法中，原子扩散以粘性流动传质为主，这种原子扩散速度远高于固相扩散速度，所以使得颗粒间能够在短时间内形成大量有效的烧结颈，同时还能减少气孔，提高致密度。但是该方法的缺点在于不能保持样品的形貌，样品形貌会出现溶胀、坍塌、收缩尺寸大等一系列问题，烧结工艺的不足严重制约了镁合金3D增材制造的发展。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种镁合金3D增材制造高粘全液相烧结方法，以解决现有技术中镁合金通过3D打印无法烧结致密、且力学性能很差的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种镁合金3D增材制造高粘全液相烧结方法，包括以下步骤：

1)坯料制造：将所需要打印的制品形状导入计算机控制系统中，镁合金粉末和胶水在3D打印机中通过交替喷涂成型的方式打印得到所需要形状的坯料；

2)坯料烧结：将步骤1)得到的坯料干燥后，在保护气氛围或真空中脱脂烧结后，再升温至550～700℃进行烧结后冷却至室温。

优选地，所述步骤1)中，将镁合金粉末装入3D打印机中的金属料筒中，将胶水装入3D打印机中的胶水料筒中，所述交替喷涂包括如下步骤：先在粉床上均匀铺满一层镁合金粉末，在该层镁合金粉末上喷涂一层胶水，在再该胶水层上喷涂一层镁合金粉末，再喷涂一层胶水，交替喷涂镁合金粉和胶水，得到所述坯料。