[发明专利]一种激光选区熔化成形大尺寸高性能偏晶合金的方法

摘要

一种激光选区熔化成形大尺寸高性能偏晶合金的方法，该方法的特点为：铜铁基合金粉末进行机械合金化处理后粒径为30μm；采用激光选区熔化的方法制备大尺寸高性能偏晶合金；其中，铜铁基合金粉末化学成分为：Cu 58.3wt.％，Fe 22.2wt.％，P 5.07wt.％，W 3.07wt.％，Mo 1.02wt.％，Cr 2.05wt.％，Ni 2.06wt.％，Si 1.02wt.％，Mn 0.34wt.％，C 0.34wt.％，Nb 1.23wt.％，HfO₂0.8wt.％与TiB₂2.5wt.％；采用该方法制备的偏晶合金尺寸可达150mm×150mm×150mm或Φ150mm×150mm，TiB₂颗粒与由于液相分离而自组装生成的非晶富铁颗粒均匀分布于富铜基体内；硬度是黄铜7倍，耐磨性是黄铜的5倍，电导率为65％IACS，室温最大饱和磁化强度为150emu/g，矫顽力为15Oe。

主权项

1.一种激光选区熔化成形大尺寸高性能偏晶合金的方法，其方法与步骤为：(1)将铜铁基合金粉末在高能球磨机内进行机械合金化处理，然后放置于自动刮粉器的装料斗内，铜铁基合金粉末化学成分为：Cu 58.3wt.％，Fe 22.2wt.％，P 5.07wt.％，W 3.07wt.％，Mo 1.02wt.％，Cr 2.05wt.％，Ni 2.06wt.％，Si 1.02wt.％，Mn 0.34wt.％，C 0.34wt.％，Nb 1.23wt.％，HfO₂ 0.8wt.％与TiB₂ 2.5wt.％；机械合金化工艺参数为：高能球磨机转速为240转/分，球磨气氛为氩气，不锈钢球与铜铁基合金粉质量比为15：1，不锈钢球直径为8mm，采用球磨40分钟然后暂停10分钟的方法球磨60小时，球磨后铜铁基合金粉末粒径为30μm；(2)将带有支撑结构的偏晶合金零件CAD模型分层切片，根据切片轮廓信息生成一系列激光选区熔化成形轨迹；将激光选区熔化工作室抽成真空，将表面经过除锈与喷砂处理的基材加热到200℃；根据生成的成形轨迹，采用激光选区熔化的方法逐层堆积成尺寸达150mm×150mm×150mm或Φ150mm×150mm三维实体的偏晶合金；制备支撑结构的工艺参数为：光纤激光器波长为1060nm，激光功率P＝200W，支撑结构高度为2mm，激光扫描速度为500mm/s，分层切片厚度为50μm，搭接率为50％；制备偏晶合金零件的工艺参数：激光功率P＝200W，激光扫描速度为2500mm/s，分层切片厚度为50μm，搭接率为50％，采用连续两层间激光扫描方向相互垂直的路径方式成形切片，直到完成偏晶合金零件制造；偏晶合金的结构特征为：TiB₂颗粒与由于液相分离而自组装生成的非晶富铁颗粒均匀分布于富铜基体内；偏晶合金的性能特征为：硬度是黄铜7倍，耐磨性是黄铜的5倍，电导率为65％IACS，室温最大饱和磁化强度为150emu/g，矫顽力为15Oe。