[发明专利]一种铁基非晶及纳米晶合金的成型方法

说明书

技术领域

本发明属于增材制造领域，具体涉及一种铁基非晶及纳米晶合金的微喷射粘结成型方法。

背景技术

微喷射粘结技术又称微滴喷射技术及三维喷印(Three-dimensionalPrinting)，是增材制造技术的一种。其利用计算机将零件的三维模型切片，将粉末铺成薄层，根据截面轮廓利用喷头的运动，将液滴选择性喷射在薄层上，通过液体与固体粉末的综合作用将选定的区域固化成形，重复上述过程，直至完成零件的成形。它采用离散、堆积成型的原理，借助计算机辅助设计与制造，在无需任何工装模具的情况下，将固体粉末材料直接成形为三维实体零件，不受成形件复杂程度的影响。具有成形速度快、成形材料类型广泛、设备成本及运行费用低等优点。

铁基非晶及纳米晶合金具有高饱和磁感应强度、高导磁率、低损耗、及优异的温度稳定性，可用于变压器、放大器、扼流器、电感等领域，在功能材料和结构工程材料领域具有广泛的应用前景。

在实际工程应用中，以薄带卷绕成磁芯时,由于卷绕空隙大,致密度低,且在层与层之间存在大量的空气,势必导致磁通密度的降低,漏磁大,显著降低了磁芯输出性能。而对于高性能、小型化的电机来说，磁芯材料不仅需要同时具有高饱和磁感应强度等优异软磁性能,而且还需要形状复杂的块体材料以满足获得特殊空间磁路分布的要求。铁基非晶及纳米晶合金块体材料的制备就显得尤为重要。

现有的铁基非晶及纳米晶合金的成形方法主要有：惰性气体凝聚原位加压成形法、机械合金研磨(MechanicalAlloying)结合加压成块法、放电等离子烧结、铜模铸造法、大塑性变形技术、超高压成型。

然而，目前上述方法制备获得的铁基非晶及纳米晶合金块体材料工艺复杂，形状单一难以制备出复杂形状的制品,这大大限制了铁基非晶及纳米晶合金的应用范围。因此,需要开发出新型的成型方法或者设备，以能制备大尺寸复杂形状的块体铁基非晶及纳米晶合金软磁材料。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种铁基非晶及纳米晶合金的微喷射粘结成型方法，能够用来制备大尺寸复杂形状块体铁基非晶及纳米晶合金。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种铁基非晶及纳米晶合金的成型方法，其特征在于，采用微喷射粘结成型方法将铁基非晶混合粉末或纳米晶合金混合粉末制备成坯体，然后烧结坯体获得制品。

所述铁基非晶混合粉末或纳米晶合金混合粉末是指混合有粘结剂的铁基非晶粉末或混合有粘结剂的纳米晶合金粉末。

以上发明构思中，粘结剂作用是帮助铁基非晶粉末或者纳米晶合金粉末成型。

进一步的，所述微喷射粘结成型方法具体包括如下步骤：

S1：首先，将铁基非晶粉末或者纳米晶合金粉末与粘结剂执行机械混合，接着再加入添加剂执行机械混合；或

采用溶剂沉淀法将粘结剂覆膜在铁基非晶粉末或者纳米晶合金粉末表面，接着再加入添加剂执行机械混合；

获得铁基非晶混合粉末或纳米晶合金混合粉末，

所述添加剂为聚乙二醇或液态卵磷脂；

S2：利用液态粘结液，采用微喷射粘结成型方法将铁基非晶混合粉末或纳米晶合金混合粉末制备成厚度不大于0.3mm的薄层堆叠粘结而成的坯体。

以上发明构思中，步骤S2譬如可具体为：采用微喷射粘结设备将上述铁基非晶混合粉末或纳米晶合金混合粉末在工作缸中铺设成薄层，并控制打印喷头运动根据计算机中的截面轮廓信息喷射液体粘结剂，打印完一层后工作缸下降一个层厚，重复上述过程，逐层累积直到完成整个零件的成形。粘结剂的作用是与液体粘结剂反应产生粘结作用，帮助成型坯体。添加剂作用是为成型过程中提供微弱的粘结力，防止铺粉时出现翘曲变形。

进一步的，所述烧结采用的温度高于粉末中粘结剂的熔点5～10℃，同时低于铁基非晶粉末相变温度或纳米晶合金粉末相变温度，以使烧结后获得的制品仍然保持非晶组织或者是纳米晶组织。烧结是为了使粘结剂熔化再凝固从而使铁基非晶粉末或纳米晶合金粉末粘结更为充分。实际工程中，烧结过程可采用快速升温至烧结温度并保温1～4h并随炉冷却至室温出炉。

进一步的，所述铁基非晶粉末或纳米晶合金粉末的平均粒径为50μm～80μm。铁基非晶粉末或纳米晶合金粉末的平均粒径优选为60μm～70μm，此时具有较好的流动性和可成形性。

进一步的，步骤S2中，所述薄层的厚度优选为0.1mm～0.2mm。试验证明，薄层厚度在该范围内，成形制件具有较高的成形精度和强度。