[发明专利]一种铼金属零部件的制备方法

说明书

一种制备纯铼金属零部件的方法，属于粉末冶金技术领域。首先采用对喷式气流磨装置将原料铼粉进行二次气流磨技术处理，得到流动性良好、分散均匀、窄粒径分布的近球形铼粉，以使其可直接供选区激光熔化(SLM)成形使用。然后将铼粉在氢气气氛下还原处理以降低其氧含量，提升其烧结活性。同时，通过计算机建模软件设计出复杂形状的铼金属零部件的三维示意图并设置最优的加工参数(如扫描速度、扫描间距、扫描层厚和扫描方向等)，导出参数文件实现建模。最后将粉末进行选区激光熔化成形，制备出复杂形状的铼金属零部件。该发明显著提高了原料粉末的球形度、流动性和烧结活性，并优化了选区激光熔化(SLM)加工参数，制备出的铼金属零部件件氧含量低且接近完全致密。

技术领域

本发明属于粉末冶金技术领域，特别提供了一种铼金属零部件的制备方法。

背景技术

铼因其熔点高、强度大、延展性良好、可冷加工与焊接等优良特性，广泛应用于现代工业各部门，已成为航空航天等重多领域中使用的不可或缺的材料。工业上，铼金属零部件的制备一般采用“铼粉的制备－压制－高温烧结”的粉末冶金工艺，但是往往会因铼的熔点高，导致铼粉在烧结致密化时需要很高的烧结温度，从而造成了很大的能耗。另外，高性能的金属铼零部件常常要求金属铼零部件的高致密度，而铼的高纯度要求又对金属铼零部件的致密度尤为重要。选区激光熔化(SLM)是一种新型的AM/3D打印技术，它具有无模具生产、快速制备出任何形状的三维部件等独特优势，用它能直接成形出接近完全致密度、力学性能良好的金属件，这就为铼金属零部件的制备提供一种新的可行的途径。然而，目前难以利用选区激光熔化(SLM)3D打印技术制备出的铼金属零部件，主要原因是：铼粉形状不规则、流动性差、杂质氧和金属杂质含量高，不适合于制备出铼金属零部件，也无法直接用于选区激光熔化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铼金属零部件的制备方法。从提高原料粉末的球形度、流动性和烧结活性的角度出发，采用二次气流磨处理对铼粉进行解团聚，提高粉末的球形度、流动性以及烧结活性，最后采用选区激光熔化(SLM)3D打印技术制备复杂形状的铼金属零部件。

一种制备铼金属金属零部件的方法，其特征在于：以铼粉为原料，采用二次气流磨处理得到分散均匀、粒度分布窄的近球形纯铼粉末；同时，通过计算机建模软件设计出复杂形状的工件示意图以及控制扫描速度、扫描间距、扫描层厚和扫描方向等，导出打印文件；接着，在选区激光熔化(SLM)设备上制备出最终具有复杂形状的铼金属零部件，制备工艺如图1所示，具体工艺参数为：具体工艺步骤为：

1、铼粉的气流磨处理：采用对喷式气流磨装置，对原料铼粉进行二次气流磨处理。第一次气流磨设定研磨腔压强为0.75～0.80MPa，分选轮的频率为10～30Hz，实现粉末的分散和破碎。第二次气流磨设定研磨腔压强为0.65～0.70MPa，分选轮的频率为40～60Hz，使粉末表面更加圆滑，进一步提高粉末的流动性。二次气流磨均采用氮气作为研磨介质，使研磨腔内氧含量≤0.05％。最终得到气流磨处理粉末；

2、气流磨处理粉末还原：将气流磨后的铼粉放入管式炉中通入高纯氢气进行还原，还原温度为500～800℃、升温速率为5℃/min、还原时间为10～20min，得到低氧含量的近球形铼粉；

3、建模：首先用Magic Materialia软件绘制零件三维示意图，然后在BuildProcessor建模软件设置加工参数，导出模型文件。

4、选区激光熔化(SLM)：对1.5～15μm的窄粒径分布的气流磨处理后的铼粉进行选区激光熔化(SLM)成形。首先在基板铺上层厚约为50μm的粉末，并对基板进行预热，预热温度为200℃，在建造室内充入高纯氩气进行保护，建造室内氧含量≤0.05％。每一层粉末经激光扫描后有80-160s的自然冷却时间，以减少坯体的内应力。实现全程全自动打印成形，最终得到复杂形状且的铼金属零部件。

进一步地，多次气流磨处理后的铼粉平均粒径≤15μm，粉末近球形且分散良好，还原后铼粉的氧含量≤0.01％。