[发明专利]一种铺粉式3D打印CuCr2合金的制备方法

说明书

本发明公开了一种铺粉式3D打印CuCr2合金的制备方法，涉及有色金属材料制造技术领域，包括配料、混合、烘干、制图、打印、脱样、热处理、机加工，主要应用于输配电、航空、航天、散热、电接触等方面，具有组织均匀、晶粒细化、导电率高、加工方式简单易行等优点，Cr含量为2wt％，主要是选取Cu‑Cr共晶点附近成分，理论上在所有Cu‑Cr合金中具有最优性能：易加工、电导率与纯铜相似甚至高于铜、转变温度较高等；CuCr2合金材料是以混合好的CuCr粉采用选取激光熔化的3D打印方式层层熔化堆积成型，可以同时进行多种规格零件的一次性打印成型，具备外观个性化定制条件。

技术领域

本发明涉及有色金属材料制造技术领域，具体是涉及一种铺粉式3D打印CuCr2合金的制备方法。

背景技术

由于稀有金属在现代工业中具有重要意义，有时也将它们从有色金属中划分出来，单独成为一类。而与黑色金属、有色金属并列，成为金属的三大类别。

有色金属是国民经济发展的基础材料，航空、航天、汽车、机械制造、电力、通讯、建筑、家电等绝大部分行业都以有色金属材料为生产基础。随着现代化工、农业和科学技术的突飞猛进，有色金属在人类发展中的地位愈来愈重要。它不仅是世界上重要的战略物资，重要的生产资料，而且也是人类生活中不可缺少的消费资料的重要材料。

研究结果表明：Cu-1.0～3.0% Cr等共晶点（Cu-1~3%Cr等共晶点，其中Cu-1~3%Cr指的是，余量为铜，铬含量从1%-3%的一个范围，等字的意思是这个范围的集合）附近成分组合以熔铸方式生产进行定向凝固时，在初生相α相件生长的共晶相会受到严重影响，然后在热场不定向和生长空间受限的双重作用下，共晶无定向的杂乱生长，最终形成非平衡组织——离异共晶，不符合使用要求。

目前加工铜铬合金的方式一般有熔铸、电弧熔炼、粉末冶金等，这些方式只能加工Cr含量小于1%或者大于5%的伪共晶，却无法获取优质的CuCr共晶组织。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种铺粉式3D打印CuCr2合金的制备方法。

本发明的技术方案是：一种铺粉式3D打印CuCr2合金的制备方法，包括以下步骤：

（1）配料：将电解铬粉与气雾化铜粉进行混合得到混合粉，其中电解Cr粉的质量百分比为2wt%，气雾化铜粉的质量百分比为98wt%；

（2）混合：将称量好的混合粉装入气氛保护球磨机中，球料比在1:2到1:5之间；抽真空至小于10Pa，再充入氢气至0.8MPa；然后开始球磨，球磨时间在1-5h之间，得到CuCr2粉；

（3）烘干：将混合好的CuCr2粉装入真空烘箱烘干，温度80-150℃，保温3-6h，温度降至40℃以下出炉；

（4）制图：进行图纸绘制并剖分，制图过程注意零件纵向需要错位排布，减少打印阻力；在机器上设置工艺参数时，对零件和支撑外轮廓扫描次数选2次，观察激光运行轨迹，进一步确定设定的参数无误，用来加固模型；

（5）打印：将烘干好的CuCr2粉装入3D打印设备粉仓中，并使用冰铲捣实备用；采用SLM-3D打印铺粉技术加工，手动在不锈钢基板铺粉一层后导入图形，洗气完成后开启风机和基板加热，风机速度为标准风速的30-55%，标准风速是4m/s，基板温度设定在80-120℃，温度稳定后开始激光选区扫描打印；扫描过程保护气使用氩气，设备打印环境为正压；激光光斑直径为0.05mm，打印单层厚度在0.02-0.06mm；打印使用功率为100-150W；扫描速度在200-300m/s；

（6）脱样：将打印好的零件或者胚料使用线切割的方式进行脱样；

（7）热处理：脱样后的零件或者坯料在真空环境或者气氛保护环境下热处理，热处理方式为：400-600℃时效处理4-6小时，降温至炉温小于60℃出炉取件；