[发明专利]一种颗粒弥散增强合金粉末的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种颗粒弥散增强合金粉末的制备方法，包括：将弥散增强用陶瓷粉末添加到合金粉末中，形成复合粉末；将复合粉末混合均匀，形成合金粉末包围陶瓷粉末的状态；将混合后的粉末作为原材料，采用粉末冶金压制的工艺方法模压成棒材；压制成形的棒材形坯脱模后，进行棒材高温真空烧结强化；将棒材作为旋转电极法制备粉末的原材料，进行旋转制粉，形成颗粒弥散增强合金粉末。本发明还公开了上述制备方法制备的颗粒弥散增强合金粉末在激光增材制造中的应用。通过本发明的上述制备方法制备的粉末既能保持合金粉末SLM成形铺粉过程的顺利进行，也能达到颗粒弥散增强零件的目的。

技术领域

本发明涉及合金粉末制备及3D打印材料领域，涉及一种颗粒弥散增强合金粉末的制备方法及应用。

背景技术

3D打印的技术名称是“增材制造”，是快速成型技术的一种。它是一种以数字模型文件为基础，通过软件分层离散和数控成型系统，利用激光束、热熔喷嘴等方式将粉末状金属或塑料等可粘合材料，进行逐层堆积黏结最终叠加成型，制造出实体产品的技术。3D打印的核心原理是“分层制造，逐层叠加”，与传统“减材制造”的制造技术相比，3D打印技术将机械、材料、计算机、通信、控制技术和生物医学等技术融合贯通，具有实现一体制造复杂形状工件、大大缩短产品生产周期、节省大量材料、提高生产效率等明显优势。

由于某些合金材料具有高强度、高硬度及高低温脆性，致使加工成形该合金存在困难，所成形的零件不但具有较低结构复杂度，而且加工工艺周期较长，切削困难，材料利用率低，有时材料利用率甚至达到10％以下。比如高温合金、某些体系的高熵合金、非晶体系合金等。还有一类低强度轻型合金，虽然加工工艺简单，但由于机械强度较低，应用受限。

基于上述情况，如果在高强度难加工合金零件的基础上继续提高其机械强度和硬度，或利用低密度合金零件轻质特点的同时，提高其机械强度，就需要在合金材料内部添加细尺度陶瓷颗粒进行弥散增强，但如果采用机械混合的方法达到相应的工业化应用效果，并采用SLM的方法制造复杂结构金属合金零件，近乎是不可能的，因为在粉末床激光增材制造的方法中，每一层的铺设平整度和均匀性要求是非常高的，而且在SLM的过程中，陶瓷颗粒与金属颗粒往往密度相差较大，无法同时熔化，因此造成无法连续制造成形。

由此可见，上述现有的机械混合制备方法制备出的颗粒弥散增强合金粉末无法直接应用在激光增材制造中，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种能用于激光增材制造的颗粒弥散增强合金粉末的制备方法，成为当前业界极需改进的目标。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能用于激光增材制造的颗粒弥散增强合金粉末的制备方法，使通过该方法制备的粉末既能保持合金粉末SLM成形铺粉过程的顺利进行，也能达到颗粒弥散增强零件的目的。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种颗粒弥散增强合金粉末的制备方法，包括如下步骤：

(1)将弥散增强用陶瓷粉末添加到合金粉末中，形成复合粉末；

(2)将复合粉末混合均匀，形成合金粉末包围陶瓷粉末的状态；

(3)将混合后的粉末作为原材料，采用粉末冶金压制的工艺方法模压成棒材；

(4)压制成形的棒材形坯脱模后，进行棒材高温真空烧结强化；

(5)将棒材作为旋转电极法制备粉末的原材料，进行旋转制粉，形成颗粒弥散增强合金粉末。

作为本发明进一步地改进，所述(4)、(5)之间还包括如下步骤：将真空烧结后的棒材原料经过车削加工成规范棒材；和/或，在(5)之后还包括如下步骤：在形成的颗粒弥散增强合金粉末中，收集不同规格的粉末成品，作为激光增材制造粉末原料，收集不满足应用要求的粉末，回收成为下一批次配置原料。