[发明专利]一种纯钨金属的增材制造方法

摘要

本发明涉及一种纯钨金属的增材制造方法，包括：取球形纯钨粉体颗粒，筛出钨粉体小颗粒与钨粉体大颗粒，混合得混合粉体，在光纤激光器工作平台上安装金属基板，将混合粉体填装到粉体料仓中，密封成形腔体,用真空泵将成形腔体内抽至相对真空度为‑90Kpa，向成形腔体内输入保护气体，重复抽真空与输入保护气体，使成形腔体内氧含量降至300ppm以下，用激光对金属基板“牺牲区域”扫描，直至氧含量降至50ppm以下，铺粉机构将粉体料仓中的混合粉体送入金属基板上,由铺粉刮刀铺平，得混合粉体薄层，通过高能激光束熔化“成型切片区域”内的混合粉体，每一层成型之后重熔，重熔完成后，工作平台下降一个切片厚度，重复激光成型与重熔步骤，直至整个零件成形完毕。

主权项

一种纯钨金属的增材制造方法，其特征在于，包括：1)筛选和配比钨粉体颗粒取表面无杂质和氧吸附的球形纯钨粉体颗粒，筛选出钨粉体大颗粒和钨粉体小颗粒，钨粉体大颗粒的中值粒径为15‑20μm，钨粉体小颗粒的中值粒径为1‑3μm，钨粉体小颗粒与钨粉体大颗粒的粒度比为0.1‑0.2，将钨粉体小颗粒与钨粉体大颗粒混合，得到混合粉体，钨粉体大颗粒的质量占混合粉体质量的65％‑75％，钨粉体小颗粒的质量占混合粉体质量的35％‑25％，混合粉体的松装堆积密度≥50％的理论密度，向混合粉体中加入钙、稀土元素和炭黑，加入钙的质量不超过混合粉体质量的1.5％，加入稀土元素的质量不超过混合粉体质量的1.5％，加入碳黑的质量不超过混合粉体质量的0.5％，2)激光成型与重熔A、在光纤激光器的工作平台上安装金属基板,并将金属基板预热至200‑600℃,同时控制铺粉刮刀与金属基板的间隙为30μm，在激光成型与重熔过程中，金属基板始终保持在200‑600℃，将1)制备的混合粉体填装到粉体料仓中，所述金属基板为多层复合“钢‑隔热材料‑钨”基板，制备方法如下：取316L不锈钢板，在靠近316L不锈钢板边缘处开有安装孔，用于与成型设备的工作平台连接，在316L不锈钢板上开槽，单个槽面积不超过100cm2，深度不超过5mm，将石棉放置于槽内，作为隔热层，取与槽形状相匹配的钨板，放置于槽内石棉上，钨板和不锈钢板之间粘接或螺丝固定，钨板表面与316L不锈钢板表面在同一平面上，多层复合“钢‑隔热材料‑钨”基板上分为牺牲区域和成型切片区域，成型切片区域为多层复合“钢‑隔热材料‑钨”基板中钨板所在的区域，牺牲区域为多层复合“钢‑隔热材料‑钨”基板中钨板之外的区域；B、密封成形腔体,用真空泵将成形腔体内抽至相对真空度为‑90KPa；C、向成形腔体内输入保护气体氩气、氮气或氦气；D、重复B‑C步骤，使成形腔体内氧含量降至300ppm以下，然后用激光对金属基板“牺牲区域”进行扫描，消耗成型腔体内残留氧，直至氧含量降至50ppm以下；E、铺粉机构将粉体料仓中的混合粉体送入金属基板上,并由铺粉刮刀铺平，得厚度30μm的混合粉体薄层；F、开始成型，通过高能激光束熔化“成型切片区域”内的混合粉体，在30min内，成型腔体内氧含量降至＜1ppm，并在激光成型与重熔过程中成型腔体内氧含量始终＜1ppm；G、每一混合粉体薄层成型之后再重熔，即不铺混合粉体激光重新扫描一次，激光重熔的扫描方向与成型的扫描方向夹角为90°；H、重熔完成后，工作平台下降一个切片厚度30μm；I、重复步骤E‑H，直至整个零件成形完毕。