本發(fā)明屬于增材制造，具體涉及一種調(diào)控雙絲增材制造過程中液橋過渡方式制備全等軸組織難熔中熵合金的方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、面向第四代核裂變堆和核聚變堆更嚴苛的服役環(huán)境，使得傳統(tǒng)核用材料難以滿足應(yīng)用需求。難熔中/高熵合金具有優(yōu)異的高溫力學性能和相穩(wěn)定性、抗中子輻照能力、耐腐蝕和抗損傷性等，被認為是第四代核裂變堆包殼管和核聚變堆第一壁/包層結(jié)構(gòu)極具前景的候選材料之一。難熔中/高熵合金普遍具有高熔點、高活性、較大熔點差等特性，導致在合金制備周期、控形控性等方面面臨主要困難。同時，面對高溫及強束流粒子作用的極端服役環(huán)境，需要額外考慮制備工藝引入的應(yīng)力、裂紋、孔洞等結(jié)構(gòu)缺陷對材料抗輻照性綜合影響。

2、以高能電子束為熱源、金屬絲為原材料的電子束熔絲沉積技術(shù)具有功率大、能量利用率高、真空加工環(huán)境和沉積效率高等優(yōu)點，可實現(xiàn)這類高活性合金的近凈快速制備成形。但是，電子束雙絲原位增材過程中將面臨多熔滴過渡的復雜行為，同時絲材速度的不匹配性以及絲材熔點較高等問題，導致沉積過程中很難實現(xiàn)全過程液橋過渡，以致沉積質(zhì)量較差，成型不良，成分不均勻等問題。另外，由于增材過程中整體熱梯度往往促使強織構(gòu)的柱狀晶生長，造成各向異性。因此，如何調(diào)控電子束雙絲增材制造工藝，以實現(xiàn)難熔中/高熵合金全等軸組織的制備是本領(lǐng)域亟需攻克的難題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了解決目前采用電子束雙絲增材制造工藝制備難熔中/高熵合金過程中無法實現(xiàn)全過程液橋過渡以及極易形成柱狀晶的技術(shù)問題，而提供了一種調(diào)控雙絲增材制造過程中液橋過渡方式制備全等軸組織難熔中熵合金的方法和應(yīng)用。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、本發(fā)明的目的之一在于提供一種調(diào)控雙絲增材制造過程中液橋過渡方式制備全等軸組織難熔中熵合金的方法，所述方法按以下步驟進行：

4、s1：對目標構(gòu)件進行三維建模，并進行切片處理；

5、s2：對打印絲材和基板進行前處理，雙絲采用同一絲嘴送絲，雙絲與水平方向的夾角為50-60°，雙絲交點與基板的垂直距離為0.6-9mm，液橋過渡控制方式分為雙絲等速和雙絲非等速兩種，雙絲等速時雙絲交點交于電子束中心軸線，雙絲非等速時雙絲交點與電子束中心軸線水平距離為4-7mm，雙絲最前端位于電子束中心軸線兩側(cè)；

6、s3：設(shè)置電子束熔絲增材制造參數(shù)，按切片數(shù)據(jù)在真空條件下進行3d打印。

7、進一步限定，s2中：預處理包括打磨、拋光、清洗、烘干。

8、進一步限定，s3中：打印工藝參數(shù)為：聚焦電流if為1080-1130ma，束流ib為48-75ma，送絲速度為0.35-1.1m/min，層間冷卻時間為10-30s，真空度＜9.9×10-3pa。

9、進一步限定，s3中：掃描方式為圓形，掃描頻率為200-400hz，打印路徑為循環(huán)往復的直線，打印速度vprint為500-700mm/min。

10、進一步限定，s3中：雙絲非等速時雙絲的送絲速度比為1-1.48。

11、進一步限定，s3中：打印前基板預熱，ib為30ma，打印速度vprint為600mm/min。

12、本發(fā)明的目的之二在于提供一種按上述方法制得的難熔中熵合金，所述合金為全等軸組織。

13、本發(fā)明的目的之三在于提供一種按上述方法制得的難熔中熵合金作為核用材料的應(yīng)用。

14、本發(fā)明的目的之四在于提供一種上述方法在制備雙絲熔點相近的高熔點難熔中/高熵合金中的應(yīng)用。

15、進一步限定，雙絲熔點相近是指熔點差在±400℃范圍內(nèi)。

16、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的優(yōu)點：

17、本發(fā)明采用雙絲沉積策略及其控制方法，對絲材與電子束相對位置，雙絲間相對位置以及雙絲熔化位置與熔池的相對位置進行調(diào)節(jié)，控制熱輸入，保證雙絲在等速或非等速條件下實現(xiàn)穩(wěn)定液橋過渡，進而提升沉積過程的穩(wěn)定性和沉積件全等軸晶組織和優(yōu)異力學性能，具體優(yōu)點如下：

18、(1)本發(fā)明采用電子束雙絲原位增材方式，提出等速條件下共點式送絲策略，以及非等速條件下旋轉(zhuǎn)絲嘴調(diào)整交點位置，保證全過程液橋過渡，有利于獲得優(yōu)質(zhì)力學性能和沉積質(zhì)量的樣品。

19、(2)本發(fā)明提供適合于高熔點且熔點接近的絲材沉積策略，通過控制熱輸入和雙絲交點位置，實現(xiàn)全等軸晶組織制備。

20、(3)本發(fā)明制備的非等原子比難熔tizrnbhf中熵合金具有優(yōu)異的高溫力學性能，在450℃、550℃和650℃下的屈服強度、極限抗拉強度和延伸率分別為(462mpa、436mpa、307mpa)、(506mpa、464mpa、321mpa)和(19％、29％和>30％)。

21、(4)本發(fā)明提供的液橋過渡沉積策略和等軸晶控制方法具有推廣性，可應(yīng)用到其他近、高熔點絲材的原位多絲沉積。

技術(shù)特征：

1.一種調(diào)控雙絲增材制造過程中液橋過渡方式制備全等軸組織難熔中熵合金的方法，其特征在于，所述方法：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，s2中：預處理包括打磨、拋光、清洗、烘干。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，s3中：打印工藝參數(shù)為：聚焦電流if為1080-1130ma，束流ib為48-75ma，送絲速度為0.35-1.1m/min，層間冷卻時間為10-30s，真空度＜9.9×10-3pa。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，s3中：掃描方式為圓形，掃描頻率為200-400hz，打印路徑為循環(huán)往復的直線，打印速度vprint為500-700mm/min。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，s3中：雙絲非等速時雙絲的送絲速度比為1-1.48。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，s3中：打印前基板預熱，ib為30ma，打印速度vprint為600mm/min。

7.權(quán)利要求1-6任一項所述的方法制得的難熔中熵合金，其特征在于，所述合金為全等軸組織。

8.權(quán)利要求7所述的難熔中熵合金作為核用材料的應(yīng)用。

9.權(quán)利要求1-6任一項所述的方法在制備雙絲熔點相近的高熔點難熔中/高熵合金中的應(yīng)用。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的應(yīng)用，其特征在于，雙絲熔點相近是指熔點差在±400℃范圍內(nèi)。

技術(shù)總結(jié)
一種調(diào)控雙絲增材制造過程中液橋過渡方式制備全等軸組織難熔中熵合金的方法和應(yīng)用。本發(fā)明屬于增材制造技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的目的是為了解決目前采用電子束雙絲增材制造工藝制備難熔中/高熵合金過程中無法實現(xiàn)全過程液橋過渡以及極易形成柱狀晶的技術(shù)問題。本發(fā)明的方法：先對目標構(gòu)件進行三維建模，并進行切片處理；然后通過調(diào)控雙絲送絲策略控制液橋過渡；最后進行3D打印。本發(fā)明采用雙絲沉積策略及其控制方法，對絲材與電子束相對位置，雙絲間相對位置以及雙絲熔化位置與熔池的相對位置進行調(diào)節(jié)，控制熱輸入，保證雙絲在等速或非等速條件下實現(xiàn)穩(wěn)定液橋過渡，進而提升沉積過程的穩(wěn)定性和沉積件全等軸晶組織和優(yōu)異力學性能。

技術(shù)研發(fā)人員：王亮,李哲,張慶達,蘇寶獻,劉琛,王斌斌,陳瑞潤,蘇彥慶
受保護的技術(shù)使用者：哈爾濱工業(yè)大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2