[发明专利]一种钨基零部件的成形方法

摘要

一种钨基零部件的成形方法，首先采用喷雾热解法和氢还原预烧结法，制备出高纯净度、化学成分均匀的钨铼合金粉末。然后采用两次气流磨技术改善钨铼合金粉末状态，随后在氢气氛围下进行还原，最终制备出的钨铼合金粉末具有近球形和一定孔隙度、低氧含量的特点，在成形阶段能更利于形成均匀的多孔结构。同时，通过计算机建模软件设计出复杂形状的工件示意图以及最优的加工策略，导出打印文件实现建模。最后在SLM选区激光熔化设备制备出复杂形状的多孔钨铼合金多孔零部件。该发明显著优化了原料粉末和增材制造加工工艺，制备出的多孔钨基零件组织结构均匀、合金氧含量≤0.02％、孔隙度为30～35％、开孔隙度占总孔隙度98％以上。

主权项

1.一种钨基零部件的成形方法，其特征在于：以高纯偏钨酸铵和高铼酸铵为原料，采用喷雾热解法和氢还原法制备出高纯净度钨铼合金粉末；采用两次气流磨处理得到分散均匀、粒度分布窄的近球形钨铼合金粉末；同时，通过计算机建模软件设计出复杂形状的工件示意图以及控制扫描速度、扫描间距、扫描层厚和扫描方向，导出打印文件；接着，在SLM选区激光熔化设备制备出最终复杂形状的多孔钨铼合金零部件，具体步骤为：步骤一、设计钨铼合金中元素Re的含量为1～24wt.％，以高纯偏钨酸铵和高铼酸铵为原料，将此混合物溶解于去离子水(40‑100g/L)，然后进行喷雾热解过程，进料速率为500～1000ml/h，雾化压力为80～120kPa，干燥温度在90～100℃，得到前驱体混合粉末；步骤二、将前驱体混合粉末放入管式炉中通入高纯氢气进行还原，还原温度为650～1000℃、升温速率为5～10℃/min，还原时间为60～120min，得到还原前驱体粉末，将还原前驱体粉末在1000～1300℃于氢气气氛中进行合金化和预烧结，得到低氧含量的喷雾热解钨铼合金粉末，粉末氧含量≤0.05％，粒径为10～15μm，孔隙度为20～35％；步骤三、采用对喷式气流磨装置，对喷雾热解钨铼合金粉末进行两次气流磨处理；第一次气流磨实现粉末的分散和破碎；第二次气流磨使粉末表面更加圆滑，进一步提高粉末的流动性；两次气流磨均采用氮气作为研磨介质，使研磨腔内氧含量≤0.05％，最终得到气流磨处理粉末；步骤四、将气流磨后的钨铼合金粉末分别放入管式炉中通入高纯氢气进行还原，还原温度为500～800℃、升温速率为5℃/min、还原时间为10～20min，得到低氧含量的近球形钨粉和钨铼合金粉末，氧含量≤0.01％；步骤五、首先用Magic Materialia软件绘制零件三维示意图，然后在Build Processor建模软件设置加工参数，导出模型文件；采用90°旋转交替网格式扫描的方式进行激光扫描；步骤六、根据实际应用对孔隙度的要求，将不同粒径的气流磨处理的钨铼合金粉末进行粒径搭配，不同粒径的粉末混合均匀后进行选区激光熔化成形；首先在钨基板铺上层厚约为50μm的粉末，并对基板进行预热，预热温度为200℃，在建造室内充入高纯氩气进行保护，建造室内氧含量≤0.05％，每一层粉末经激光扫描后有80～160s的自然冷却时间，以减少坯体的内应力，实现全程全自动打印成形，最终得到复杂形状的多孔钨铼基合金零部件。