[发明专利]一种基于共晶反应的激光增材制造钨零件的制备方法

权利要求书

1.一种基于共晶反应的激光增材制造钨零件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：钨预合金粉体或混合粉体的制备：选择与钨在凝固过程中可发生共晶反应的元素的单质，或包含该元素的固溶体或化合物，与纯钨制成预合金粉体或混合粉体；

步骤S2：建模分层：在3D打印增材制造设备上，根据所制备零件的形状，创建零件的三维模型，并进行切片处理，将分层处理后的模型以STL格式导出；

步骤S3：激光成形：使用所述步骤S1的产物粉体，采用选区激光熔化技术，在合适的工艺参数下，成形钨零件；

在所述步骤S1中选择与钨在凝固过程中可发生二元共晶反应的元素为Si，Si元素的固溶体为Fe（Si），Si元素的化合物为SiC；

在所述步骤S1中选择与钨在凝固过程中可发生三元共晶反应的元素为Si和Fe，Si和Fe的化合物为Fe₂Si。

2.根据权利要求1所述的基于共晶反应的激光增材制造钨零件的制备方法，其特征在于，所述步骤S3的激光成形过程具体为：

步骤S301：在光纤激光器的工作平台上安装金属基板，并将所述金属基板预热至200-800℃，同时控制铺粉刮刀与所述金属基板的间隙为（30±0.5）μm，在激光成形过程中，控制所述金属基板的温度始终保持在200-800℃，将所述步骤S1的产物粉体颗粒填装到粉体料仓中；

步骤S302：密封成形腔体，用真空泵将成形腔体内抽至相对真空度为-（90±1）KPa；

步骤S303：向成形腔体内输入保护气体；

步骤S304：重复步骤S302、S303，使成形腔体内氧含量降至100ppm以下；

步骤S305：铺粉机构将粉体料仓中的粉体送入所述金属基板上，并由铺粉刮刀铺平，获得厚度为（30±0.5）μm的粉体薄层；

步骤S306：开始成形，通过高能激光束熔化“成形切片区域”内的粉体；

步骤S307：粉体薄层成形完成之后，工作台下降一个切片厚度（30±0.5）μm；

步骤S308：重复步骤S305-S307，通过逐层铺粉、逐层熔化凝固成形，直至整个钨零件成形完毕。

3.根据权利要求2所述的基于共晶反应的激光增材制造钨零件的制备方法，其特征在于，在所述步骤S306中，下一层的高能激光束熔化“成形切片区域”内的粉体的扫描方向与上一层的扫描方向的夹角为（67±0.5）°。

4.根据权利要求2所述的基于共晶反应的激光增材制造钨零件的制备方法，其特征在于，高能激光束的工艺参数设置为：输出功率350W，扫描速度为150-400mm/s，扫描间距为80-120μm。

5.根据权利要求2所述的基于共晶反应的激光增材制造钨零件的制备方法，其特征在于，所述步骤S303中输入的保护气体为氩气、氮气、氦气中的任意一种。

6.根据权利要求1所述的基于共晶反应的激光增材制造钨零件的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，加入的与钨产生共晶反应的物质，其质量不超过产物粉体总质量的10%；

产物粉体的中值粒径为10-30μm，控制氧含量在100ppm以下，球形度超过95%，松装堆垛密度≥50%。