[发明专利]基于贵金属材质的高熵合金的增材制造方法及产品

说明书

本发明提出一种贵金属材质的高熵合金的增材制造方法及产品，即利用高熵合金的制备方法对贵金属进行冶炼合成，使其性能得到充分的改善提高，同时用增材制造技术，对利用贵金属合成的高熵合金进行个性化制造，以获得高精度高性能的航空航天相关零部件，同时利用增材制造技术也可以服役结束的零部件中的贵金属材料进行回收利用，降低成本。

技术领域

本申请涉及一种新材料的增材制造技术领域，尤其涉及一种航空航天领域特殊服役条件零部件的增材制造方法及产品。

背景技术

自从人类的脚步迈入月球的那一刻起，遥远的太空对于人类来说不再是科幻定影中的情景了，人类的活动范围不断触及太空，而伴随而来的是航空航天技术的飞速发展，由于航空航天领域的环境复杂，工况条件恶劣，对零部件的材料的性能要求非常苛刻，通常需要材料具有高温抗腐蚀性、高稳定性、高精度和较长的使用寿命，因此稳定性较好的贵金属往往成为航空航天领域的不可或缺的制造特殊部件的合金材料，比如喷气式发电机油嘴，飞船燃料部件及热反射器、火箭的点火器、仪各种仪表材料等需要用到黄金等贵金属材料。

但是目前贵金属在航空航天领域的应用一般往往使用单质材料，或简单的贵金属合金材料，或仅仅利用贵金属的粉末在的产品表面进行喷涂以提高性能，且制造产品时也是使用的传统加工方法，因而贵金属的性能没有得到充分的挖掘，同时传统的加工方法存在耗材严重，精度不高，造成极大浪费，提高了航空航天的预算成本，间接阻碍了航空航天技术的进一步发展。

近年来，多主元高熵合金由于具有高强度、高硬度、高稳定性等传统合金不能同时拥有的优异性能，成为材料科技界研究的热点之一，根据文献记载，目前高熵合金常用的主体元素为Al、Ti、Cr、Fe、Co、Ni、Cu等，有时还会辅助添加B、Si等元素，但是目前利用贵金属制备高熵合金及其相关应用鲜有报道。

发明内容

基于上述技术问题，本发明提出一种贵金属材质的高熵合金的增材制造方法及产品，即利用高熵合金的制备方法对贵金属进行冶炼合成，使其性能得到充分的改善提高，同时用增材制造技术，对利用贵金属合成的高熵合金进行个性化制造，以获得高精度高性能的航空航天相关零部件，同时利用增材制造技术也可以服役结束的零部件中的贵金属材料进行回收利用，降低成本。

本发明以贵金属为基本主元成分材料，先进行高熵合金的制备，再用高熵合金粉末进行增材制造，获得相应性能的产品，主要包括以下内容：

第一步，选择材料。从八种贵金属元素中选择2-4种元素作为基本主元成分，其余元素选择高熵合金常用的主体元素(例如Al、Ti、Cu)等作为副主元成分，用作添加剂，以改善贵金属合金的塑性和结合强度，为后续的增材制造做铺垫；

第二步，合金冶炼。本次实验采用真空熔炼法进行高熵合金的制备，按照设计比例，将金属单质装入真空炉的特有坩埚或模具中，反复抽真空，充入惰性气体进行保护，直至全部熔化，然后采用液氮进行冷却，获得块状贵金属高熵合金；

第三步，合金加工。将步骤二的块状贵金属高熵合金制成粉末或金属细丝，作为增材制造的毛坯材料或对废弃的贵金属高熵合金部件进行熔化冷却制备成粉末；

第四步，增材制造。本次实验采用电子束增材制造工艺，设备采用天津清研智束科技有限公司生产的设备(型号：QBEAM Lab200)或Acram公司的(Acram A2 EBM system)。

第五步，产品检验。对产品的尺寸、强度、硬度等参数进行检验，本次增材制造采用节约与高效的原则，对于制备不合格的产品进行熔化或制成粉末，再次进行增材制造，以获得规定要求的产品。

本发明与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、增材制造通常适用于熔点低，不易蒸发的金属粉末，本发明通过在贵金属高熵合金在添加了铝元素或钛元素，使贵金属高熵合金在增材制造中，降低了难度，获得的产品精度更高，废品率低；