[发明专利]纳米氧化镧增强钨基复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米氧化镧增强钨基复合材料及其制备方法，其中纳米氧化镧增强钨基复合材料是将纯钨粉末和纳米氧化镧粉末混合，得到混合粉末，在所述混合粉末中，所述纳米氧化镧粉末占所述混合粉末的质量分数为0.5％‑2％，随后将所述混合粉末3D打印成形获得块材。本发明中的纳米氧化镧增强钨基复合材料具有优良的力学性能。

技术领域

本发明涉及3D打印材料技术领域，特别是涉及一种纳米氧化镧增强钨基复合材料及其制备方法。

背景技术

钨是一种高熔点，高硬度的稀有金属，它广泛应用于医疗和军工领域。同时，钨具有着良好的导热性和中子负载能力，以及较低的的溅射产率，可以作为未来的核聚变设备中作为面向等离子体材料和偏滤器材料。但由于钨本身的硬脆性，使其加工成形比较困难。目前主要的加工方式为粉末冶金和金属注射成形。而这些传统加工方式的工艺较复杂，且对于成形零件形状大小有诸多限制。

增材制造技术，也称为3d打印技术，是一种新兴的快速成形技术。这种技术在近几十年快速发展，其主要实现方式就是首先利用计算机辅助设计软件建立三维模型，并规划激光、电子束等能量源的移动路径；然后根据能量源规划好的路径将粉末粘结或者熔化然后凝固，逐层叠加，堆积成三维实体零件。相较于传统的加工方式，其优势主要体现在：(1)相比于传统的切削，磨削等减材加工方式，增材制造对于材料的利用率更高，可以做到少浪费，甚至零浪费，(2)可以一体化成形，为设计者提供了更大的设计想象空间。(3)成形环节简单，不需要繁琐的工艺流程，一步到位。

目前来说，钛合金，铝合金，镍合金，不锈钢等金属材料的激光增材制造工艺已经较为成熟，在航空航天，医疗，汽车制造等多种领域得到了广泛的应用。但对于钨材料的激光增材制造来说还有一定的困难，其困难主要是由于钨本身的物理性质决定的。由于钨的韧脆转变温度(180-400℃)较高，同时高能量激光的作用给钨带来了很大的热应力，导致钨激光3d打印样品很容易出现裂纹等缺陷，影响样品的力学性能。

发明内容

鉴于以上所述技术的缺点，本发明的目的在于提供一种纳米氧化镧增强钨基复合材料及其制备方法，其能有效减少3D打印成形钨样品的裂纹等缺陷，并提升钨样品的力学性能。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

本发明的其中一个技术方案是一种纳米氧化镧增强钨基复合材料，将纯钨粉末和纳米氧化镧粉末混合，得到混合粉粉末，在所述混合粉末中，所述纳米氧化镧粉末占所述混合粉末的质量分数为0.5％-2％，将所述混合粉末3D打印成形，获得所述纳米氧化镧增强钨基复合材料。

优选的，3D打印过程中，用氩气氛围保护，控制氧气含量在0.5％以下。

优选的，所述纯钨粉末，其粒径范围为5-25μm，形状为球形，纯度在99.9％以上，氧含量在100ppm以下。

优选的，所述纳米氧化镧粉末，其粒径范围为50-100nm，形状为不规则，纯度在99.99％以上。

本发明的另一技术方案是一种纳米氧化镧增强钨基复合材料的制备方法，包括：

步骤1：称取纯钨粉末和纳米氧化镧粉末，并将所述纯钨粉末和所述纳米氧化镧粉末混合得到混合粉末，其中，所述纯钨粉末占所述混合粉末的质量分数为98％-99.5％，所述纳米氧化镧粉末占所述混合粉末的质量百分数为0.5％-2％；

步骤2：在氩气环境下，将所述混合粉末混合充分，得到充分混合粉末；

步骤3：将所述步骤2得到的充分混合粉末作为3D打印的材料进行3D打印获得纳米氧化镧增强钨基复合材料。

优选的，所述步骤1中，所述纯钨粉末，其粒径范围为5-25μm，形状为球形，纯度在99.9％以上，氧含量在100ppm以下。