[发明专利]一种激光制造铜铬合金的装置及方法

说明书

本发明涉及铜铬合金成形技术领域，具体涉及一种激光制造铜铬合金的装置及方法。包括激光熔覆头、工作台、激光器、光纤、送粉器、第一送粉桶、第二送粉桶和三通送粉管，激光熔覆头位于工作台上方，激光熔覆头通过光纤与激光器连接，激光熔覆头的下端设置有激光口和出粉口，三通送粉管的一端连接在激光熔覆头上，三通送粉管的另两端连接在送粉器上，第一送粉桶和第二送粉桶设置在送粉器上。本发明通过球磨工艺对铜粉表面改性，提高了铜粉对激光能量的吸收率，从而提激光加工点温度，利用激光重熔方法熔化合金中大尺寸颗粒并减少孔隙，提高激光直接制造铜铬合金致密度与均匀性，克服普通激光增材制造铜铬合金的高孔隙和元素分布不均匀等缺点。

技术领域

本发明涉及铜铬合金成形技术领域，具体涉及一种激光制造铜铬合金的装置及方法。

背景技术

铜铬合金因结合了铬的高熔点、低线膨胀系数、高强度和铜的良好导电和导热性，而具有良好的导热导电性、耐电弧侵蚀性、抗熔焊性和耐高温抗氧化等优点，现已广泛应用于电力、电子、机械、冶金等行业。但是，铜铬合金是一种典型的假合金，因铬和铜不相溶，全致密化困难，孔隙度较大，故对材料的导热导电性能、气密封性和力学性能等存在不利影响。

采用传统的粉末冶金(一种制取金属粉末以及用金属或合金(或金属粉末与非金属粉末的混合物)的粉末作为原料,经过成形和烧结获得零件制品的工艺过程。)和熔渗工艺(用熔点比制品熔点低的金属或合金在熔融状态下充填未烧结的或烧结的制品内的孔隙的工艺方法。)所制备的铜铬合金存在显微组织粗大，残余孔隙度大，材料微观组织的均匀化不完全，产品的形状、大小受到限制等问题，从而不能最大限度发挥铜铬合金的潜力。

激光3D打印技术具有选材范围广、材料利用率高、低成本、精度高、周期短等优势。由于激光3D打印技术是一种逐层沉积的增材制造技术，因此可制备具有复杂形状、无尺寸限制的铜铬合金构件。然而，由于铜粉对激光反射率高，大部分能量被反射出去，使得熔池温度偏低，不足以充分熔化金属粉末。因此，激光3D打印制造的铜铬合金中会残留大量孔隙和大尺寸颗粒，严重影响了铜铬合金的性能。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种激光制造铜铬合金的装置及方法。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

一种激光制造铜铬合金的装置，包括真空箱1、激光熔覆头2、工作台10、激光器11、光纤12、送粉器13和三通送粉管16，所述工作台10和激光熔覆头2位于真空箱1内，激光熔覆头2位于工作台10上方，激光熔覆头2通过光纤12与激光器11连接，激光熔覆头2的下端设置有激光口和出粉口，三通送粉管16的一端与激光熔覆头2连接，三通送粉管16的另两端与送粉器13连接且分别对应铜粉和铬粉。

作为优选，所述送粉器13上设置有用于盛放铜粉的第一送粉桶14和用于盛放铬粉的第二送粉桶15。

作为优选，所述激光口设置在激光熔覆头2下端的中心处，出粉口的数量为二，出粉口的出粉路径4与激光口的激光发射路径3相交于铜铬合金构件5上。

作为优选，还包括基板6、导热硅胶7和导热铜板8，所述导热铜板8设置在工作台10上，导热铜板8内设置有加热部件9，基板6通过导热硅胶7设置在导热铜板8上。

作为优选，所述加热部件9为加热液体导管，加热液体导管内循环流动有0-800℃的液体。

作为优选，所述基板6的厚度为5-60mm，材质为45号钢、TC4钛合金或纯铜。

一种激光制造铜铬合金的方法，采用所述的激光制造铜铬合金的装置，进行以下步骤：

S1.将铜粉放入第一送粉桶14内，将铬粉放入第二送粉桶15内；

S2.调整第一送粉桶14和第二送粉桶15的送粉速率，使铜粉和铬粉按预定比例输送到激光熔覆头2并喷射到铜铬合金构件5上，同时利用激光熔覆头2的激光融化铜粉和铬粉；