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[发明专利]一种3D打印制备多尺度陶瓷相增强金属复合材料的方法-CN202010891059.X有效
发明人：刘祖铭;魏冰;农必重;吕学谦;任亚科;曹镔;艾永康 -专利权人：中南大学
申请日： 2020-08-30 - 公布日： 2023-01-03 - 主分类号： B22F3/105 文献下载
摘要：本发明提供一种3D打印制备多尺度陶瓷相增强金属复合材料的方法，以金属材料为基体，以陶瓷颗粒作为增强相。采用微米级TiC、TiB2、WC、SiC、CrC和A12O3中的一种或多种陶瓷颗粒作为原料，添加陶瓷颗粒的质量百分比为0～10.0％，通过分批次加入陶瓷颗粒与一定比例的金属粉末，进行特定的球磨工艺、等离子球化、气流分级以及筛分，得到球形度高、流动性好、粒度范围窄的多尺度陶瓷相均匀分布的金属复合粉末，通过3D打印制备多尺度陶瓷相增强的金属复合材料。所制备的金属复合材料，陶瓷相分布均匀，具有不同尺度，力学性能优异。采用微米级陶瓷颗粒，成本低；可以一体成形制备任意复杂形状的零件，提高材料利用率。
一种打印制备尺度陶瓷增强金属复合材料方法

[发明专利]一种用于3D打印的纳米陶瓷金属复合粉末及应用-CN202010891040.5有效
发明人：刘祖铭;魏冰;农必重;吕学谦;任亚科;曹镔;艾永康 -专利权人：中南大学
申请日： 2020-08-30 - 公布日： 2022-11-25 - 主分类号： B22F1/12 文献下载
摘要：本发明提供一种用于3D打印的纳米陶瓷金属复合粉末及应用，以金属材料为基体，以陶瓷颗粒作为增强相。采用微米级TiC、TiB2、WC、SiC、CrC、A12O3、Y2O3、TiO2中的一种或多种陶瓷颗粒作为原料，添加陶瓷颗粒的质量百分比为0.5～10.0％，通过特定的球磨工艺、等离子球化、气流分级以及筛分，得到球形度高、流动性好、粒度范围窄的纳米陶瓷均匀分布的金属复合粉末，满足3D打印技术对粉末较高的要求；通过3D打印技术制备纳米陶瓷增强的金属复合材料。所制备的金属复合材料，纳米陶瓷相分布均匀，具有优异的力学性能。采用微米级陶瓷颗粒，通过纳米化实现均匀分散，成本低；可以一体成形制备任意复杂形状的零件，提高材料利用率。
一种用于打印纳米陶瓷金属复合粉末应用

[发明专利]一种同时提高Cu-Cr-Nb合金强度和导电率的方法-CN202011448825.1有效
发明人：刘祖铭;吕学谦;艾永康;李全;任亚科;周旭;卢思哲;曹镔 -专利权人：中南大学
申请日： 2020-12-11 - 公布日： 2022-04-05 - 主分类号： C22C9/00 文献下载
摘要：本发明涉及一种同时提高Cu‑Cr‑Nb合金强度和导电率的方法。所述合金包括0.5～5.0wt.％的Cr、0.5～5.0wt.％的Nb和0.01～1.00wt.％的M，余量为铜。其中，M选自RE、B、P、Si、Ca、Zr、Li、Mg、Ti、Ni、Fe、Sn、Mn等中的至少三种，RE选自Ce、La、Y、Pr、Nd、Sm、Sc中的至少一种。本发明采用粉末成形和形变热处理制备Cu‑Cr‑Nb‑M合金。通过微合金化、快速凝固、快速致密化、形变热处理的共同作用调控合金的显微组织；利用多种强化机制的协同作用，提高合金的强度，改善的合金综合性能。所制备合金中第二相尺寸≤0.50μm，分布均匀，合金的室温抗拉强度≥450MPa，导电率≥80％IACS；高温(700℃)抗拉强度≥95MPa；实现了Cu‑Cr‑Nb合金导电率和强度的同步提高和良好匹配。
一种同时提高 cu cr nb 合金强度导电方法

[发明专利]一种原位热处理提高3D打印镍基高温合金力学性能的方法-CN202010891102.2有效
发明人：刘祖铭;魏冰;农必重;吕学谦;任亚科;曹镔;艾永康 -专利权人：中南大学
申请日： 2020-08-30 - 公布日： 2022-03-29 - 主分类号： B22F3/105 文献下载
摘要：本发明提供一种原位热处理提高3D打印镍基高温合金力学性能的方法，在激光3D打印过程中，首先利用高能量密度激光束对合金粉末进行成形，得到成形层；然后利用低能量密度激光束对成形层进行原位二次激光扫描，实现原位热处理。针对镍基高温合金激光3D打印开裂、力学性能不足等问题，本发明采用高功率的激光束以较快的扫描速度第一次扫描，熔凝成形，得到成形层；随后采用低功率的激光和较慢扫描速度对成形层进行二次扫描，通过精确控制激光两次扫描能量输入，实现镍基高温合金激光3D打印过程原位热处理，快速消除残余应力，避免裂纹产生；析出纳米沉淀相，调控合金的显微组织，提高力学性能。
一种原位热处理提高打印高温合金力学性能方法

[发明专利]一种利用非水溶液电解系统提取纳米第二相的方法-CN202011098339.1有效
发明人：刘祖铭;卢思哲;李全;吕学谦;艾永康;曹镔;周旭;任亚科;农必重;魏冰 -专利权人：中南大学
申请日： 2020-10-14 - 公布日： 2022-03-11 - 主分类号： G01N23/04 文献下载
摘要：本发明涉及一种利用非水溶液电解系统提取纳米第二相的方法及其应用。本发明通过独特的电解系统设计，使电解液在电解过程中形成溢流和涡流，溢流和涡流电解液不断地冲刷电极和电解槽，可以有效的防止纳米第二相在电极和电解槽的表面吸附以及纳米第二相的团聚。通过电解液成分设计，尤其是电解质、增稠剂和络合剂的配合使用，可实现铁磁性合金的选择性电解反应，实现铁磁性合金中基体与第二相的有效分离，抑制Fe3+在第二相表面的沉降及包覆；有效的增加了第二相沉降阻力，抑制第二相沉降。使用该电解液及电解体系，有利于提高电解反应效率，提高尺寸小于20nm尤其是尺寸小于15nm第二相的收集率，实现铁磁性合金中纳米第二相提取与表征。
一种利用水溶液电解系统提取纳米第二方法

[发明专利]一种铝合金铸件的制备方法-CN202010957103.2有效
发明人：刘祖铭;周旭;任亚科;农必重;卢思哲;曹镔;艾永康;魏冰;吕学谦 -专利权人：中南大学
申请日： 2020-09-12 - 公布日： 2022-02-11 - 主分类号： C22C1/03 文献下载
摘要：本发明公开了一种铝合金铸件的制备方法，涉及铝合金领域。针对目前铝合金砂模铸造组织粗大、容易夹砂以及金属模铸造操作困难的问题，本发明提出采用金属模具作为内模、环绕冷却管，砂型模具作为外模的特殊组合模具，对所配原料进行熔炼、精炼除渣除气、浇注，制备得到高质量、高性能铸件。由于金属内模的导热性能好、冷却速度快，显著降低铝合金成型件的晶粒尺寸，通过冷却水、砂型外模调控熔体凝固速率，所制备的铝合金铸件组织致密、晶粒尺寸小、成分均匀，扩大中心等轴晶区，性能优于砂型模具、金属模具制备的铸件，方法简单，成本低，在铝合金制备领域具有重要的价值。
一种铝合金铸件制备方法

[发明专利]一种双峰晶粒尺寸、双尺度纳米相强化的高强高导Cu-Cr-Nb合金-CN202011288114.2有效
发明人：刘祖铭;任亚科;吕学谦;魏冰;周旭;农必重;卢思哲;艾永康;曹镔 -专利权人：中南大学
申请日： 2020-11-17 - 公布日： 2022-02-11 - 主分类号： C22C9/00 文献下载
摘要：本发明提供一种双峰晶粒尺寸、双尺度纳米相强化的高强高导Cu‑Cr‑Nb合金，属于增材制造及高强高导铜合金领域。本发明设计的合金中，Cr、Nb元素含量分别为2.0‑2.8at％、1‑1.3at％，并控制Cr、Nb原子比略大于2:1，利用Cr2Nb相、Cr相等纳米相强化铜基体。本发明通过选区激光熔融配合特殊的热处理工艺，制备得到具有双峰晶粒尺寸、双尺度纳米相强化的高性能Cu‑Cr‑Nb合金。本发明所制备的Cu‑Cr‑Nb合金其室温抗拉强度大于800MPa,屈服强度大于710MPa，显微硬度不低于256HV，伸长率不低于25％，导电率不低于70％IACS；700℃抗拉强度为145～155MPa。
一种双峰晶粒尺寸尺度纳米强化高强 cu cr nb 合金

[发明专利]一种高强Al-Zn-Mg-Cu铝合金及其制备方法-CN202010891268.4有效
发明人：刘祖铭;周旭;任亚科;农必重;卢思哲;曹镔;艾永康;魏冰;吕学谦 -专利权人：中南大学
申请日： 2020-08-30 - 公布日： 2021-11-30 - 主分类号： C22C21/10 文献下载
摘要：本发明公开了一种高强Al‑Zn‑Mg‑Cu铝合金及其制备方法，涉及铝合金领域，按重量百分比，包括以下成分：Si:≤0.5％，Fe:≤0.5％，Zn:5.0‑7.0％，Cu:2.0‑3.0％，Mg:1.5‑3.0％，Sc：0.15‑0.35％，Zr：0.1‑0.2％，Y:0.1‑0.3％，余量为铝及不可除杂质。制备方法为：熔炼、模具、精炼除杂除气、浇注、均匀化热处理、三维大变形锻造预变形、等温变形加工、热处理。所用铸造模具为金属模具作为内模、环绕冷却管，砂型模具作为外模的特殊组合模具，制备得到高质量、高性能铸件；所述热处理为固溶处理+梯度时效处理。本发明所制备的Al‑Zn‑Mg‑Cu铝合金，强度达650MPa,伸长率为10‑13％，在强度提高的同时，实现了伸长率的提升，提高了使用寿命，在高强铝合金领域具有重要的价值。
一种高强 al zn mg cu 铝合金及其制备方法

[发明专利]一种消除3D打印镍基高温合金裂纹的方法-CN202010891045.8有效
发明人：刘祖铭;魏冰;农必重;吕学谦;任亚科;曹镔;艾永康 -专利权人：中南大学
申请日： 2020-08-30 - 公布日： 2021-11-23 - 主分类号： C22C19/05 文献下载
摘要：本发明提供一种消除3D打印镍基高温合金裂纹的方法，属于高温合金增材制造技术领域。针对γ′相沉淀强化镍基高温合金3D打印易产生裂纹的问题，本发明首次提出通过适量稀土进行稀土微合金化，降低γ′相沉淀强化镍基高温合金3D打印开裂敏感性，扩宽3D打印工艺窗口，抑制3D打印裂纹的产生，大幅提高成形件的强度和塑性，有效预防工序间存放开裂、后续热处理开裂等后续加工过程中裂纹的形成。使用该方法制备的γ′相沉淀强化镍基高温合金René104未见裂纹，致密度超过99.4％，屈服强度和抗拉强度分别达到了935MPa和1256MPa，伸长率超过14.0％。
一种消除打印高温合金裂纹方法

[发明专利]采用微米陶瓷颗粒制备纳米相增强镍基高温合金的方法-CN202010891080.X有效
发明人：刘祖铭;魏冰;农必重;吕学谦;任亚科;曹镔;艾永康 -专利权人：中南大学
申请日： 2020-08-30 - 公布日： 2021-11-23 - 主分类号： C22C1/05 文献下载
摘要：本发明提供一种采用微米陶瓷颗粒制备纳米相增强镍基高温合金的方法，以镍基高温合金为基体，以TiC、TiB2、WC和A12O3中的一种或多种作为增强相。作为增强相的陶瓷颗粒原料粒径为1～5μm，添加量为1～5wt.％，通过特定的球磨工艺制备纳米陶瓷均匀分布的镍基高温合金复合粉末，通过3D打印技术制备纳米陶瓷相增强镍基高温合金，所制备的材料纳米陶瓷相分布均匀，具有优异的力学性能。采用微米级陶瓷颗粒，成本低；可以一体成形制备任意复杂形状的零件，提高材料利用率。
采用微米陶瓷颗粒制备纳米增强高温合金方法

[发明专利]一种高强Al-Cu-Mg-Mn铝合金及其制备方法-CN202010891335.2有效
发明人：刘祖铭;周旭;任亚科;农必重;卢思哲;曹镔;艾永康;魏冰;吕学谦 -专利权人：中南大学
申请日： 2020-08-30 - 公布日： 2021-11-23 - 主分类号： C22C21/16 文献下载
摘要：本发明公开了一种高强Al‑Cu‑Mg‑Mn铝合金及其制备方法，涉及铝合金领域，按重量百分比，包括以下成分：Si:≤0.5％，Fe:≤0.5％，Cu:4.5‑6.3％，Mg:0.6‑1.2％，Mn:0.6‑1.5％，Sc：0.15‑0.35％，Zr：0.1‑0.2％，Y:0.1‑0.3％,余量为铝及不可除杂质。制备方法为：熔炼、精炼除杂除气、浇注、均匀化热处理、三维大变形锻造预变形、等温变形加工、热处理。所用铸造模具为金属模具作为内模、环绕冷却管，砂型模具作为外模的特殊组合模具，制备得到高质量、高性能铸件；所述热处理为固溶处理+梯度时效处理。本发明所制备的Al‑Cu‑Mg‑Mn铝合金，强度大于520MPa,伸长率为12‑16％，在强度提高的同时，实现了伸长率的提升。本发明方法简单，在高强铝合金领域具有重要的价值。
一种高强 al cu mg mn 铝合金及其制备方法

[发明专利]一种选区激光熔融制备金属梯度材料的方法-CN202010891083.3有效
发明人：刘祖铭;魏冰;农必重;吕学谦;任亚科;曹镔;艾永康 -专利权人：中南大学
申请日： 2020-08-30 - 公布日： 2021-11-09 - 主分类号： B22F10/28 文献下载
摘要：本发明提供一种选区激光熔融制备金属梯度材料的方法，采用同种成分金属材料进行选区激光熔融制备组织结构梯度材料，通过计算机精确控制打印件不同分区的3D打印参数，实现同种成分材料不同分区的组织结构梯度分布，从而一体化快速成形具有梯度组织结构的金属材料，大幅提高材料的性能，实现单一成分金属材料不能满足的性能要求。本发明可以根据服役环境定制金属梯度材料的显微组织，在材料组成、组织、性能及外形尺寸控制方面具有高度柔性。通过合理的结构设计、材料选择以及工艺匹配，可以发展出集材料设计、制备、成形及组织性能控制于一体的柔性智能制造技术，简单高效、成本低，在新型梯度结构的直接成形方面具有显著的技术优势。
一种选区激光熔融制备金属梯度材料方法

[发明专利]一种用于3D打印的镍基高温合金及其粉末制备方法-CN202010891092.2有效
发明人：刘祖铭;魏冰;农必重;吕学谦;任亚科;曹镔;艾永康 -专利权人：中南大学
申请日： 2020-08-30 - 公布日： 2021-06-29 - 主分类号： C22C19/05 文献下载
摘要：本发明提供一种用于3D打印的镍基高温合金及其粉末制备方法，属于高温合金和增材制造技术领域。针对“不可焊”粉末镍基高温合金在3D打印过程中易开裂问题，本发明通过稀土微合金化，结合真空熔炼、脱气、精炼、合理参数的雾化、筛分工艺，制备出满足3D打印需求的镍基高温合金及其粉末。本发明显著降低了“不可焊”粉末镍基高温合金的开裂敏感性，扩宽了3D打印工艺窗口，打印出的制件无裂纹，力学性能优异；同时，本发明制备的粉末球形度高、流动性好、异形粉少，大幅提高了3D打印所需的粒径为15～53μm细粉和53～106μm中粒径粉末的收得率，满足高品质、低成本的镍基高温合金3D打印用粉末需求。
一种用于打印高温合金及其粉末制备方法

[发明专利]一种制备纳米球形氧化物弥散强化相的方法-CN202011097004.8有效
发明人：刘祖铭;卢思哲;李全;魏冰;周旭;农必重;任亚科;艾永康;曹镔 -专利权人：中南大学
申请日： 2020-10-14 - 公布日： 2021-06-15 - 主分类号： B22F9/04 文献下载
摘要：本发明涉及一种制备纳米球形氧化物弥散强化相的方法，首次提出采用微米氧化物制备纳米球形氧化物强化相。首先，以微米氧化物为原料，采用分阶段机械球磨的方法，制备具有完全非晶态结构的纳米氧化物/基体合金复合粉末。本发明第一阶段球磨，使氧化物发生破碎和结构转变，实现纳米化和完全非晶化，制备得到完全非晶态结构纳米氧化物在基体合金粉末中均匀分布的复合粉末；第二阶段，将第一阶段获得的复合粉末与剩余基体合金粉末球磨混合均匀。然后，所制备的粉末依次经热成形、热轧制和热处理，得到纳米球形氧化物弥散强化合金。本发明可以显著提高氧化物相的弥散强化效果，明显改善合金的室温以及高温力学性能。本发明方法简单、生产效率高，所制备合金性能优异，合金的强度和塑性明显优于同类型合金。
一种制备纳米球形氧化物弥散强化方法

[发明专利]一种预防选区激光熔融镍基高温合金开裂的方法-CN202010891107.5有效
发明人：刘祖铭;农必重;魏冰;任亚科;周旭;卢思哲;曹镔;艾永康 -专利权人：中南大学
申请日： 2020-08-30 - 公布日： 2021-05-28 - 主分类号： B22F10/28 文献下载
摘要：本发明提供一种预防选区激光熔融镍基高温合金开裂的方法，属于增材制造领域。本发明通过降低镍基高温合金中Zr、B低熔点相形成元素，并调整合金中Al、Ti的总含量至≤4.5wt％，结合特殊的选区激光熔融(SLM)工艺参数控制，制备出了致密度高、无裂纹缺陷、力学性能优良的制件。本发明组分设计合理，制备工艺简单，所得制件性能优良，便于大规模的应用。
一种预防选区激光熔融高温合金开裂方法

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