[发明专利]基于激光选区熔化成形的钽钨合金制备工艺及钽钨合金

说明书

本发明公开了基于激光选区熔化成形的钽钨合金制备工艺及钽钨合金，包括成形工艺，所述成形工艺采用激光选区熔化成形获得钽钨合金构件，其中，对激光选区熔化成形的参数进行优化处理，获得不同结构如内填充、结构体、网格支撑、上表面、下表面试验件的最优成形参数。本发明通过合理设计激光成形参数，不仅能够成形获得无层间结合不良、气孔、裂纹等缺陷的钽钨合金构件，且基于增材制造TaW合金比采用传统粉末冶金的TaW合金材料效费比更高，加工成本更低，效率更高。

技术领域

本发明涉及激光增材制造技术领域，具体涉及一种基于激光选区熔化成形的钽钨合金制备工艺及钽钨合金。

背景技术

钽合金因其优异的耐高温性和耐腐蚀性，在苛刻工况环境下的应用越来越多，但由于钽钨合金硬度大、熔点高，传统采用粉末冶金工艺和减材制造方法，具有材料使用率低，成本高、加工周期长，加工时成材率低的缺陷，以及其偏高的价格对于扩大应用范围和用量有着很大的阻碍作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于激光选区熔化成形的钽钨合金制备工艺，该工艺采用激光增材制造技术，解决现有钽钨合金的成形工艺料使用率低、成本高、加工周期长和成材率低的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于激光选区熔化成形的钽钨合金制备工艺，其特征在于，包括成形工艺，所述成形工艺采用激光选区熔化成形获得钽钨合金构件，其中，激光选区熔化成形的参数如表1所示：

表1激光选区熔化成形钽钨合金工艺参数

内填充、结构体、网格支撑、上表面、下表面分别在不同工艺参数下打印不同结构试验件，通过比较试验件的好坏来确定工艺条件，表1中的参数为内填充、结构体、网格支撑、上表面、下表面的最优工艺条件，打印时根据具体试验件的具体结构特征按照表1参数进行设定即可完成试验件的打印。

钽钨合金激光成形的熔化、凝固和冷却过程都是极快速的条件下进行的，参数控制不当很容易形成层间结合不良、气孔、裂纹等缺陷，钽钨合金成形质量受激光功率、扫描速度、扫描路径、层厚、光斑直径等参数的综合影响，因此，采用激光选区熔化成形获得钽钨合金构件的关键在于参数设置。

本发明通过采用不同实体成形参数成形金相试样和表面质量测试件，研究成形时试样表面烧结情况、成形后试样内部未熔合、气孔、裂纹等缺陷分布及数量，研究激光功率、扫描速率、道间距、扫描路径等参数对实体内部缺陷和表面质量的影响，通过多组合参数反复叠加，最终优化出金相试样内部无未熔合、表面无裂纹、气孔等缺陷工艺参数，同时，针对钽钨合金熔点高(3000℃以上)，快速凝固后合金内部残留很大的内应力，容易导致薄壁件开裂、变形，对于薄壁壳体类构件更容易收缩变形，薄壁间成形精度控制是难点。申请人采用三维扫描仪测量典型特征件的尺寸，根据成形出的典型钽钨构件的尺寸数据，通过局部结构优化、模型尺寸补偿和扫描光斑偏移技术进行尺寸精度校正，通过反复验证后，获得如表1所示的成形基础工艺参数。

因此，本发明通过合理设计激光成形参数，不仅能够成形获得无层间结合不良、气孔、裂纹等缺陷的钽钨合金构件，且基于增材制造TaW合金比采用传统粉末冶金的TaW合金材料效费比更高，加工成本更低，效率更高，解决了现有钽钨合金的成形工艺料使用率低、成本高、加工周期长和成材率低的问题。

本发明能够根据不同支撑结构设计和线切割方式，可打印出不同形状结构样机，包括镂空结构体、块体、外圈、平板和腔体。

进一步地，还包括后处理工艺，所述后处理工艺包括对钽钨合金构件进行热处理，所述热处理的参数为：在1500℃热处理2h，然后炉冷。

热处理工艺对晶粒组织及力学性能的影响，优化出钽钨合金的热处理工艺，能够提高其力学性能。