[发明专利]基于选区激光熔化设备提高钨铜合金性能的快速处理方法

说明书

本发明公开了一种基于选区激光熔化设备提高钨铜合金性能的快速处理方法，具体按以下步骤实施：步骤1，放置工件：将钨铜合金置于选区激光熔化设备工作台的基板上，关闭舱门抽真空后充入惰性气体；步骤2，激光表面处理：通过选区激光熔化设备的激光束扫描钨铜合金工件表面；步骤3，冷却后取出：将经步骤2激光表面处理后的合金自然冷却后，从选区激光熔化设备的工作室取出即得到所需材料。本发明方法能够快速实现该合金表面硬度、拉伸强度和塑性变形能力的显著提升。

技术领域

本发明属于材料表面处理技术领域，具体涉及一种基于选区激光熔化设备提高钨铜合金性能的快速处理方法。

背景技术

钨铜合金是由高熔点、高硬度的钨和高导特性的铜所构成的假合金，被广泛地用作电触头材料，电阻焊、电火花加工和等离子电极材料，穿甲弹弹芯、破甲弹的药罩，导航仪的陀螺转子、配重块，和热沉材料(基片、嵌块、连接件和散热元件)等。随着相关领域技术的不断进步和发展，钨铜合金的性能目前面临更为严苛的使用要求。另一方面，基于选区激光熔化设备的3D打印成型技术近年来发展迅速，已成功应用于制备钛基、铝基等金属构件；但是由于选区激光熔化设备的激光功率密度的限制，对于高熔点的钨基、钼基等合金无法以粉末为原料成型以制备块体构件，目前尚处于实验室探索预研阶段，因此选区激光熔化设备及其相应技术尚未在高熔点的钨基等合金上获得工程应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于选区激光熔化设备提高钨铜合金性能的快速处理方法，能够快速实现该合金表面硬度、拉伸强度和塑性变形能力的显著提升。

本发明所采用的技术方案是：一种基于选区激光熔化设备提高钨铜合金性能的快速处理方法，具体按以下步骤实施：

步骤1，放置工件

将钨铜合金置于选区激光熔化设备工作台的基板上，关闭舱门抽真空后充入惰性气体；

步骤2，激光表面处理

通过选区激光熔化设备的激光束扫描钨铜合金工件表面；

步骤3，冷却后取出

将经步骤2激光表面处理后的合金自然冷却后，从选区激光熔化设备的工作室取出即得到所需材料。

本发明的特点还在于，

步骤1中，钨铜合金按质量百分数分别由30～95％的钨和5～70％的铜组成，以上组元质量百分比之和为100％。

步骤1中，惰性气体为氩气。

步骤1中，惰性气体为氮气。

步骤2中，具体激光表面处理参数为：激光功率20～1000W，扫描速度50～1500mm/s，扫描间距0.01～1mm。

本发明的有益效果是：

本发明方法通过采用选区激光激光熔化设备，无需送粉系统或粉末原料，直接采用激光对合金表面进行处理，使表面层10nm～5um厚的区域发生重熔后快速凝固，形成急冷亚稳组织，强化表面；同时表面强化层的存在能有效阻止合金在变形过程中的裂纹萌生和扩展，并随着变形过程中表面强化层的逐渐剥落消耗变形能，显著提升合金的强度和塑性变形能力等。

附图说明

图1是本发明实施例4所得到的激光表面处理后的钨铜合金的样品纵截面组织低倍SEM照片；

图2是本发明实施例4所得到的激光表面处理后的钨铜合金的样品纵截面组织高倍SEM照片；

图3是本发明实施例4所得到的激光表面处理后的钨铜合金的两个区域，即原始基体区和激光处理表面层的纳米压痕实验数据图；

图4是本发明实施例4所得到的激光表面处理后的钨铜合金与处理前的钨铜合金的拉伸应力-应变曲线图；