本發(fā)明涉及金屬材料，尤其涉及一種基于復(fù)合增材制造工藝的高性能鉬合金的制備方法。

背景技術(shù)：

1、鉬的原子間結(jié)合力極強(qiáng)，具有熔點高、膨脹系數(shù)低、導(dǎo)電率高、常溫下穩(wěn)定性高、抗腐蝕性強(qiáng)等特點。因而它和它的合金被廣泛用于許多場合，如照明、電氣電子設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、材料加工設(shè)備、高溫爐及相關(guān)設(shè)備、熱噴涂涂層、航空和國防組件等。上述所有應(yīng)用領(lǐng)域均需要材料具有多種特性的組合。而鉬及其合金，因能提供多種特性的獨特組合，成為了這些領(lǐng)域的理想制造材料，并擁有良好的發(fā)展前景。

2、鉬及其合金也具有一定缺點，如室溫脆性、高韌脆轉(zhuǎn)變溫度以及低再結(jié)晶溫度等。上述缺點使其在傳統(tǒng)加工中存在周期長、成品質(zhì)量差和成本高等難題。傳統(tǒng)方法采用粉末冶金法制備容易出現(xiàn)晶粒粗大以及存在孔洞、夾雜物等缺陷，會嚴(yán)重降低鉬合金的力學(xué)性能。因此，如何采用先進(jìn)制造技術(shù)來高效地制備出高性能的鉬合金具有重要意義。且此技術(shù)需要具有較高的靈活性、較短的生產(chǎn)周期和較低的制造成本，從而進(jìn)一步提高鉬合金在應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)的適用性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、目前，激光粉末床熔融已被運用在制備高強(qiáng)度，高熔點，后期加工困難的難熔合金(主要包括鉭系金屬，鎢系金屬，鉬系金屬等)。然而由于鉬自身的脆性和晶界強(qiáng)度較低，在激光粉末床熔融中的高冷卻速度下極容易開裂，而且還會由于輸入的激光能量不當(dāng)而產(chǎn)生孔洞，這些缺陷都會嚴(yán)重地影響鉬合金的力學(xué)性能。

2、本發(fā)明的主要目的為：通過將熱等靜壓技術(shù)與激光粉末床熔融技術(shù)相結(jié)合，通過熱等靜壓技術(shù)消除激光粉末床熔融加工鉬及其合金時產(chǎn)生的缺陷。在消除缺陷的同時不改變零件原有的形狀，并且能對組織有改善的作用，進(jìn)而提升零件的致密度和力學(xué)性能，從而解決現(xiàn)有技術(shù)在加工鉬合金時容易出現(xiàn)裂紋和孔洞的缺陷以及性能較低的技術(shù)難題。

3、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于復(fù)合增材制造工藝的高性能鉬合金的制備方法，步驟如下：

4、s1.準(zhǔn)備用于打印的鉬粉；

5、s2.向鉬粉中混入增韌金屬顆粒，得到鉬混合粉；

6、s3.使用三維振動攪拌機(jī)將鉬混合粉充分混合均勻；

7、s4.通過激光粉末床熔融技術(shù)，將鉬混合粉打印成形，得到無裂紋鉬合金；

8、s5.運用熱等靜壓技術(shù)對無裂紋鉬合金進(jìn)行后處理，制得高性能鉬合金。

9、作為改進(jìn)，所述鉬粉的粒徑為15-53μm，所述鉬粉的成分包含

10、o、c、s、al、ca、cu、mn、ni、na、zn、fe、w和mo。

11、作為改進(jìn)，所述鉬粉各成分含量分別為：

12、o：248ppm；

13、c：0.0086wt.％；

14、s：＜0.0060wt.％；

15、al：＜0.0012wt.％；

16、ca：0.0017wt.％；

17、cu：0.0045wt.％；

18、mn：＜0.001wt.％；

19、ni：＜0.001wt.％；

20、na：0.0028wt.％；

21、zn：0.0011wt.％；

22、fe：0.002wt.％；

23、w：0.0036wt.％；

24、mo：＞99.9wt.％。

25、作為改進(jìn)，所述增韌金屬顆粒為鈦、錸、鋯、鉭中的一種；

26、所述增韌金屬顆粒的粒徑為4-25μm，所述增韌金屬顆粒的含量占鉬混合粉對應(yīng)的重量百分比為0.4-20wt.％。

27、作為改進(jìn)，將所述鉬混合粉在氬氣的氛圍下放置于三維振動攪拌機(jī)中，按照設(shè)定的轉(zhuǎn)速和設(shè)定的時間攪拌所述鉬混合粉，將所述鉬粉與增韌金屬顆粒充分混合均勻；

28、所述氬氣的氛圍中的氬氣純度為≥99.99％，所述設(shè)定的轉(zhuǎn)速為60-210r/min，所述設(shè)定的時間為1-11小時。

29、作為改進(jìn)，在氬氣氛圍下，通過激光粉末床熔融技術(shù)的打印機(jī)，導(dǎo)入需要打印的模型，按照設(shè)定的所述打印機(jī)對應(yīng)的打印參數(shù)，將充分混合均勻的所述鉬混合粉打印成形，得到所述無裂紋鉬合金；

30、所述打印參數(shù)包含激光功率、激光掃描速度、激光掃描間距、鋪粉層間厚度、填充方式、掃描方式、基板加熱溫度和單/雙激光掃描；

31、所述氬氣氛圍中的氬氣純度為≥99.99％，所述激光功率為150-350w，所述激光掃描速度為150-450mm/s，所述激光掃描間距為0.05-0.11mm，所述鋪粉層間厚度為0.015-0.065mm，所述填充方式為整體填充，所述掃描方式為相鄰層間轉(zhuǎn)角為60-90°，s形掃描，所述基板加熱溫度為100-250℃，所述的單/雙激光掃描為單激光掃描或雙激光重熔掃描。

32、作為改進(jìn)，將所述無裂紋鉬合金置于熱等靜壓機(jī)中，使用真空泵抽真空到設(shè)定的真空度后，通入氬氣清洗爐子，以氬氣為介質(zhì)控制加壓速率增壓，控制升溫速度升溫，在達(dá)到設(shè)定的溫度同時達(dá)到設(shè)定的壓力，保溫保壓設(shè)定的時長，選擇降溫工藝并控制降溫速度降溫到室溫，控制排氣速率排出氬氣降壓，得到所述高性能鉬合金；

33、所述設(shè)定的真空度為≤10-4pa，所述氬氣的純度為≥99.999％，所述加壓速率為10-20bar/min，所述設(shè)定的壓力為140-160mpa，所述設(shè)定的溫度為1000-1200℃，所述設(shè)定的時長為2-3h，所述降溫工藝為低溫氮氣流降溫，所述降溫速度為≤10℃/min，所述排氣速率為≤4l/min；

34、所控制述升溫速度的方法為：先以6-10℃/min升高到指定溫度節(jié)點，再以2-5℃/min升高到設(shè)定的溫度，所述指定溫度節(jié)點的溫度比設(shè)定的溫度低50-60℃。

35、作為改進(jìn)，所述無裂紋鉬合金中不存在裂紋，其孔隙率為≤1％，抗拉強(qiáng)度和伸長率分別為286±32mpa、0.08±0.02％。

36、作為改進(jìn)，所述高性能鉬合金中不存在裂紋，其孔隙率為≤0.5％，抗拉強(qiáng)度和伸長率分別為598±22mpa、0.18±0.02％。

37、本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)勢在于：

38、本發(fā)明通過將增韌金屬顆粒添加到鉬合金中，可以有效消除鉬合金在激光粉末床熔融中產(chǎn)生的裂紋，制得新型無裂紋鉬合金。同時，本發(fā)明使用熱等靜壓技術(shù)進(jìn)一步減少新型無裂紋鉬合金內(nèi)部的孔洞，改善組織結(jié)構(gòu)，從而提高其力學(xué)性能，制備出高致密高性能的鉬合金。

技術(shù)特征：

1.一種基于復(fù)合增材制造工藝的高性能鉬合金的制備方法，其特征在于，所述的制備方法如下：

2.如權(quán)利要求1所述的基于復(fù)合增材制造工藝的高性能鉬合金的制備方法，其特征在于，所述鉬粉的粒徑為15-53μm，所述鉬粉的成分包含

3.如權(quán)利要求2所述的基于復(fù)合增材制造工藝的高性能鉬合金的制備方法，其特征在于，所述鉬粉各成分含量分別為：

4.如權(quán)利要求1所述的基于復(fù)合增材制造工藝的高性能鉬合金的制備方法，其特征在于，所述增韌金屬顆粒為鈦、錸、鋯、鉭中的一種；

5.如權(quán)利要求1所述的基于復(fù)合增材制造工藝的高性能鉬合金的制備方法，其特征在于，將所述鉬混合粉在氬氣的氛圍下放置于三維振動攪拌機(jī)中，按照設(shè)定的轉(zhuǎn)速和設(shè)定的時間攪拌所述鉬混合粉，將所述鉬粉與增韌金屬顆粒充分混合均勻；

6.如權(quán)利要求1所述的基于復(fù)合增材制造工藝的高性能鉬合金的制備方法，其特征在于，在氬氣氛圍下，通過激光粉末床熔融技術(shù)的打印機(jī)，導(dǎo)入需要打印的模型，按照設(shè)定的所述打印機(jī)對應(yīng)的打印參數(shù)，將充分混合均勻的所述鉬混合粉打印成形，得到所述無裂紋鉬合金；

7.如權(quán)利要求1所述的基于復(fù)合增材制造工藝的高性能鉬合金的制備方法，其特征在于，將所述無裂紋鉬合金置于熱等靜壓機(jī)中，使用真空泵抽真空到設(shè)定的真空度后，通入氬氣清洗爐子，以氬氣為介質(zhì)控制加壓速率增壓，控制升溫速度升溫，在達(dá)到設(shè)定的溫度同時達(dá)到設(shè)定的壓力，保溫保壓設(shè)定的時長，選擇降溫工藝并控制降溫速度降溫到室溫，控制排氣速率排出氬氣降壓，得到所述高性能鉬合金；

8.如權(quán)利要求1所述的基于復(fù)合增材制造工藝的高性能鉬合金的制備方法，其特征在于，所述無裂紋鉬合金中不存在裂紋，其孔隙率為≤1％，抗拉強(qiáng)度和伸長率分別為286±32mpa、0.08±0.02％。

9.如權(quán)利要求1所述的基于復(fù)合增材制造工藝的高性能鉬合金的制備方法，其特征在于，所述高性能鉬合金中不存在裂紋，其孔隙率為≤0.5％，抗拉強(qiáng)度和伸長率分別為598±22mpa、0.18±0.02％。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于復(fù)合增材制造工藝的高性能鉬合金的制備方法。本發(fā)明通過將增韌金屬顆粒添加到鉬合金中，可以有效消除鉬合金在激光粉末床熔融中產(chǎn)生的裂紋，制得新型無裂紋鉬合金。同時，本發(fā)明使用熱等靜壓技術(shù)進(jìn)一步減少新型無裂紋鉬合金內(nèi)部的孔洞，改善組織結(jié)構(gòu)，從而提高其力學(xué)性能，制備出高致密高性能的鉬合金。

技術(shù)研發(fā)人員：王沛,梁迅文,梁梓熙,滕振,李濤,付艷芹,張雨雷
受保護(hù)的技術(shù)使用者：河南省科學(xué)院碳基復(fù)合材料研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9