[发明专利]一种高致密度钨基合金的制备方法

说明书

本发明公开了一种高致密度钨基合金的制备方法，该方法包括：一、将钨基合金中除钨以外的元素制成非主体合金粉末；二、将钨粉和非主体合金粉末滚动混粉得混合物；三、混合物烘干得混合粉末；四、绘制钨基合金的三维模型并分层，得切层数据和切层扫描数据；五、成形底板预热；六、铺粉后依次预烧结和熔化扫描，形成单层实体片层；七、重复成形底板预热、铺粉、预烧结和熔化扫描工艺，得到钨基合金。本发明先将钨基合金中低熔点元素制成非主体合金粉末后与钨粉滚动混合，减少了粉末聚集现象，然后采用预烧结后低速熔化扫描，使钨以外的元素粉末相互粘连，避免了电子束冲击造成的移动，提高了钨基合金的均匀性和致密度。

技术领域

本发明属于合金制备技术领域，具体涉及一种高致密度钨基合金的制备方法。

背景技术

钨基合金作为一种两相合金，具有密度高、强度和硬度高、导电导热性好、热膨胀系数高、抗蚀和抗氧化性能好等一系列优异的物理和力学性能，在国防工业和民用工业中都得到了广泛的应用，例如航天航空工业中的陀螺转子和惯性旋转元件；在军事工业中用作穿甲弹、导弹弹头；在医疗卫生部门中用作屏蔽材料等。经过多年发展，钨基合金已发展出了多个系列，如W-Ni-Fe、W-Ni-Cr和W-Ni-Co等。传统的钨基合金多采用粉末冶金方法制备，该工艺比较适合用于结构简单、尺寸较小的钨合金材料的成形。随着钨合金的运用日益广泛，结构复杂的钨合金零部件越来越多，同时，对钨合金的强度、硬度和伸长率等性能提出了更高要求，传统成形工艺已很难或者不能进行这些零件的制备。

近年来快速发展起来的金属增材制造技术(即3D打印技术)是利用高能热源熔化金属粉末，通过逐点-逐线-逐层堆积的方法实现三维实体零件的直接制造，具有无模具、近净成形的优点，且由于采用微熔池逐层堆积、熔化量小、凝固速度快，成形样品的组织细小，力学性能优异。目前该技术在不锈钢、高温合金及钛合金复杂零件制造方面已有较广泛的应用，该技术也为钨基合金的制备提供了一个有效的途径。

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，提供一种高致密度钨基合金的制备方法。该方法先制备非主体合金粉末后与钨粉滚动混合，有效减少了同种或相同密度粉末之间的聚集现象，提高了混合粉末的混匀程度，同时采用预烧结后再熔化扫描的方式，预烧结使低熔点、低密度的元素粉末相互粘连，避免了电子束冲击造成的移动，提高了钨基合金中各成分的均匀性，熔化过程采用大束斑、低速扫描方式，提高了钨基合金的致密度。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高致密度钨基合金的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将目标产物钨基合金设计成分中除钨以外的其它金属元素通过雾化法制备成为非主体合金粉末；

步骤二、按照目标产物钨基合金的设计成分称取钨粉和步骤一中制备的非主体合金粉末，放置于滚筒球磨混料机的不锈钢圆筒中，然后加入无水乙醇和不锈钢球，再将不锈钢圆筒密封后沿水平方向绕轴心自转进行滚动混粉，得到混合物；

步骤三、将步骤三中得到的混合物取出烘干，然后去除不锈钢球，得到混合粉末；

步骤四、绘制目标产物钨基合金的三维模型，然后进行分层处理，沿其高度方向切分成等厚的片层，得到切层数据，再对各片层的内部扫描方式和扫描路径进行设计，得到切层扫描数据；

步骤五、将步骤四中得到的切层数据和切层扫描数据导入粉床型电子束增材制造成形设备中，将步骤三中得到的混合粉末装入粉床型电子束增材制造设备的粉箱中，然后调平成形底板并对成形底板进行预热；

步骤六、将步骤五中装入粉箱中的混合粉末铺设在经预热后的成形底板上形成粉层，然后采用电子束对粉层进行预烧结，再根据步骤五中导入粉床型电子束增材制造成形设备中的切层数据和切层扫描数据，采用电子束对预烧结后的粉层进行熔化扫描，形成单层实体片层；