[发明专利]一种电子束3D打印特种高温合金的方法

说明书

本发明提供了一种3D打印特种高温合金的方法，包括以下步骤：将特种高温合金原料粉末混合后球磨，得到混合金属粉末；将所述混合金属粉末进行感应等离子球化处理，得到3D打印特种高温合金粉末；根据预定的合金成型结构，得到切片数据；按照所述切片数据，将所述3D打印特种高温合金粉末进行电子束3D打印。本发明利用球磨和等离子球化处理对原料粉末进行预处理，改善合金粉末的物理和化学性能，提高合金粉末的可打印性，进一步通过控制打印条件得到成型质量好、无裂纹的特种高温合金。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种电子束3D打印特种高温合金的方法。

背景技术

特种高温合金是以高硬度难熔金属的碳化物(碳化钨，碳化钛)粉末为主要成分，以钴Co、钇Y、铬Cr、铝Al为粘结剂，真空烧结而成的粉末制品。该制品具有良好的耐高温氧化腐蚀特点、良好的高温强度、较高的高温硬度、较高的导热率、较高的热容、优良的抗高温蠕变变形特性广泛应用于精密机床，电机，冶金等行业。特种高温合金硬度高，只能采用磨削加工、线切割、电火花加工，因此不能加工一些形状复杂的零件，这就限制了其的应用范围。

3D打印技术的出现，为制造复杂的零件提供了一种有效方法。与传统制造相比，3D打印不需要模具，可以实现优化拓普结构，节约材料和能源。3D打印适合新产品开发，小批量零件制造，复杂零件的设计和制造。

在3D打印中，选区激光烧结(SLS)和三维印刷(3DP)能将金属打印烧结成最终零件，对于钛合金和不锈钢已经成功应用。但是，激光烧结在打印中能量吸收率差，对粉末的穿透能力不强，粉床没有预热，残余应力大，凝固后的组织表面粗糙度差，气孔率高，因而仍然无法满足高温合金这种高硬度复合材料的打印要求。

3DP是硬质合金材料常用的打印方法，该方法利用粘接剂打印出毛坯，再进行脱脂，然后再烧结，在打印好坯料进行原料回收时极易造坯料的报废，加上打印时没有施加压力，坯料的致密性非常差，孔隙率高，烧结过程中极易出现产品裂纹且表面粗糙度非常差。

因此，目前3D打印技术尚不能得到高质量的特种高温合金。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电子束3D打印特种高温合金的方法，本发明提供的方法步骤简单，打印得到的特种高温合金成型质量高，表面光滑，无裂纹。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种电子束3D打印特种高温合金的方法，包括以下步骤：

将特种高温合金原料粉末混合后球磨，得到混合金属粉末；

将所述混合金属粉末进行感应等离子球化处理，得到3D打印特种高温合金粉末；

根据预定的合金成型结构，得到切片数据；

按照所述切片数据，将所述3D打印特种高温合金粉末进行电子束3D打印。

优选的，所述特种高温合金原料粉末包括碳化钨粉、钴粉、铬粉、铝粉和钛粉；

所述碳化钨粉、钴粉、铬粉、铝粉和钛粉的质量比为(245～2350)：(40～70)：(18～38)：(3～13)：(0.5～2)。

优选的，所述球磨为湿法球磨，所述湿法球磨的介质为聚乙二醇、聚乙烯和聚乙烯醇中的一种或几种；

所述湿法球磨的时间32～36小时。

优选的，所述混合金属粉末的粒径为0.8～3μm。

优选的，所述湿法球磨后还包括：将所述球磨粉料进行干燥；所述干燥为真空干燥，所述真空干燥的温度为180～200℃。

优选的，所述感应等离子球化处理的等离子气源为Ar和H₂，所述Ar和H₂的体积为比(22～26):1；