[发明专利]一种多孔钨材料的电子束分区扫描成形方法

说明书

本发明公开了一种多孔钨材料的电子束分区扫描成形方法，该方法包括：一、建立三维点阵结构模型；二、建立多孔体模型；三、合并得多孔钨材料模型并分层；四、将分层后的多孔钨材料模型导入电子束选区熔化成形设备中，依次进行输入参数、装粉、调平成形底板、抽真空和预热；五、对钨粉进行选择性熔化和选择性烧结得单层实体片层；六、重复单层实体片层制备工艺得多孔钨材料成形件；七、冷却后去残粉得多孔钨材料。本发明采用电子束分区扫描成形法依次制备多孔钨材料的三维点阵结构和多孔体结构，通过调整三维点阵结构及内部多孔体的烧结程度调整多孔钨材料力学性能和孔隙率，工艺流程短，适用于特殊要求的多孔钨材料，扩大了多孔钨材料的应用范围。

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种多孔钨材料的电子束分区扫描成形方法。

背景技术

孔材料具有低密度、高比表面等特点，在催化剂、过滤、复合材料等许多技术领域均有重大的应用。多孔钨材料因具备了钨的高熔点和沸点，低蒸气压等特点，被广泛用于航空航天、电力电子及冶金工业及其它极端环境领域中。如可用于高电流密度的多孔阴极基体、高温流体的过滤器、高温燃气净化器、发汗材料骨架、高温下的布气材料等。同时，多孔钨基体还可通过渗冷却剂制作火箭喷管喉衬，用浸渍法制取电工触头材料的基体等。

在上述用途中，孔隙率、孔径尺寸和孔隙分布的均匀性等对多孔钨产品的性能有重大影响。目前多孔钨的制备方法主要有：传统粉末冶金方法、电解法、挂浆法、等离子烧结法、注塑成形法等。专利“一种孔隙均匀多孔钨的制备方法(公开号CN108436079 A)”中以窄粒度分布的粉末为原料，利用传统压制-烧结的方法制备多孔钨，实现了批量生产，但是该方法无法直接成形异形多孔材料，孔隙的连通性也较难保证。专利“一种多孔钨的电解制备方法”(授权公布号CN103774184 B)提供了一种用电化学方法对钨块进行电解处理、通过控制失重调节孔隙率的多孔材料制备方法，但是该方法制备的多孔钨的孔分布和深度较难控制。专利“高孔率微孔网状多孔钨结构及其制备方法(授权公布号CN101660080 B)”提供了一种以通孔有机泡沫为载体，采用灌浆获取坯体，然后进行高温真空烧结获得多孔体的方法，该方法可制备出高孔隙率钨多孔结构，但是由于需要使用泡沫载体和粘结剂，影响样品的纯度，同时，浆料在载体上铺展的均匀度也较难控。专利“一种孔隙均匀可控的多孔钨块体材料的制备方法(授权公布号CN105734332 B)”提供了一种通过等离子快速烧结方法制备钨多孔材料的方法，该方法需要使用模具，在复杂型多孔构件的成形上会受到限制。专利“一种制备孔隙均匀异型多孔钨制品的方法(公开号CN105499574 A)”提供了一种采用注塑成形技术制备钨多孔结构的方法，利用该方法可以制备出形状复杂、高尺寸精度的多孔钨结构，但是，该方法需要使用粘结剂，且流程较为复杂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种多孔钨材料的电子束分区扫描成形方法。该方法采用电子束分区扫描成形法依次制备多孔钨材料的三维点阵结构和多孔体结构，可通过调整三维点阵结构及内部多孔体的烧结程度调整多孔钨材料力学性能和孔隙率，无需模具和机械加工，方法简单流程短，适用于特殊形状和尺寸要求的多孔钨材料，从而大大扩大了多孔钨材料的应用范围。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种多孔钨材料的电子束分区扫描成形方法，所述多孔钨材料由三维点阵结构和填充在三维点阵结构孔隙中的多孔体组成，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、利用三维建模软件建立三维点阵结构模型，如图1所示；

步骤二、根据步骤一中建立的三维点阵结构模型的内部孔隙区域建立多孔体模型，如图2所示；

步骤三、将步骤一中建立的三维点阵结构模型与步骤二中建立的多孔体模型合并得到多孔钨材料模型，如图3所示，然后沿多孔钨材料模型的高度方向进行分层处理，得到分层数据；所述分层处理得到的各分层均包括属于三维点阵结构模型的区域和属于多孔体模型的区域；