[发明专利]3D打印制备多元素过渡界面协同增强镍基复合材料的方法

权利要求书

1.一种3D打印制备多元素过渡界面协同增强镍基复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将球状Inconel718粉末与形状不规则的WC颗粒混合均匀后，得到原始混合粉末；

（2）采用激光3D打印成形技术对步骤（1）所得到的原始混合粉末进行叠层制造，且在3D打印过程中，激光能量线密度η处于150-250J/m时，Inconel718粉末基体中的Ni、Cr、Fe发生扩散，而WC颗粒发生碳脱离，在WC颗粒与Inconel718粉末基体的界面处产生碳化物(W,M)C过渡界面，以得到多元素过渡界面协同增强镍基复合材料，其中：碳化物（W，M）C中，M为Ni、Cr、Fe；激光能量线密度η为激光功率P与激光扫描速度V的比值。

2.根据权利要求1所述基于一种3D打印制备多元素过渡界面协同增强镍基复合材料方法，其特征在于：步骤（2）中，激光3D打印成形技术的工艺参数为：激光功率P为100W-150W；扫描速度V为600mm/s-1200mm/s；光斑直径D为50~90μm，扫描间距S为40~70μm，铺粉厚度H为30~50μm。

3.根据权利要求1所述基于一种3D打印制备多元素过渡界面协同增强镍基复合材料方法，其特征在于：在原始混合粉末中，WC颗粒的平均颗粒尺寸为10μm~30μm。

4.根据权利要求1所述基于一种3D打印制备多元素过渡界面协同增强镍基复合材料方法，其特征在于：Inconel718的纯度为99.6%以上、平均颗粒尺寸为30μm~50μm。

5.根据权利要求1所述基于一种3D打印制备多元素过渡界面协同增强镍基复合材料方法，其特征在于：Inconel718在与WC颗粒混合前，先经过气体雾化处理。

6.根据权利要求1所述基于一种3D打印制备多元素过渡界面协同增强镍基复合材料方法，其特征在于：采用溶液沉积法混合Inconel718粉末与WC颗粒。

7.根据权利要求1所述基于一种3D打印制备多元素过渡界面协同增强镍基复合材料方法，其特征在于：原始混合粉末中，WC的重量百分比为20~30%。

8.根据权利要求1所述基于一种3D打印制备多元素过渡界面协同增强镍基复合材料方法，其特征在于：原始混合粉末中，WC的重量百分比为25%。

9.根据权利要求1所述基于一种3D打印制备多元素过渡界面协同增强镍基复合材料方法，其特征在于：步骤（2）所述激光3D打印成形技术包括以下步骤：

（I）在计算机上利用CAD软件建立所需要工件的三维模型，并且对其进行切片分层，得到由一系列二维切片构成的分层模型；

（II）根据步骤（I）的分层模型，利用激光加工3D打印设备的铺粉装置将原始混合粉末送到成形基板上，且原始混合粉末在基板上的铺粉厚度与二维切片的厚度相同；

（III）在计算机系统的控制下，激光束根据分层模型，按照设定的扫描路径对基板上的原始混合粉末进行扫描，使得基板上的原始混合粉末完全熔化，凝固后得到成形实体的单层截面；另外，在激光扫描之前，向密闭成形腔内充入Ar气，使得成形系统内的O₂分压降至10ppm；

在每一单层截面加工好之后，成形腔下降一个与二维切片厚度相等的高度；然后根据步骤（I）中的模型切片，重复上述步骤（II）、（III），直到形成所需工件的三维模型。