[发明专利]一种3D打印用高熵合金增强镍铝复合材料球形粉末及制备方法

说明书

本发明涉及一种3D打印用高熵合金增强镍铝复合材料球形粉末及制备方法，粉末包括高熵合金和镍铝合金，高熵合金所占质量比为10～40％；镍铝合金各元素质量比为镍：50～90％、铝：10～50％；高熵合金各元素原子比为铬：10～25％、锰：10～25％、铁：10～25％、钴：10～25％、镍：10～25％。方法包括：A、将铬、锰、铁、钴、镍放入坩埚；B、抽真空；C、坩埚加热，溶液下落；D、氩气，凝固；E、将镍、铝放入坩埚，重复步骤B～D；F、按比例混合。采用电极感应熔炼气雾化法制得高熵合金和镍铝合金颗粒，按比例混合制得3D打印原材料。解决熔炼方式制得高熵合金增强镍铝复合材料，成本高，工序复杂的问题。

技术领域

本发明涉及一种3D打印用高熵合金增强镍铝复合材料球形粉末及制备方法，属于3D打印金属材料制备技术领域。

背景技术

3D打印又称“增材制造”技术，属于快速成型技术的一种，它是一种以计算机三维模型为基础，通过软件分层离散和数控成型系统，利用激光束、电子束、热熔喷嘴等方式将金属粉末、非金属粉末、细胞组织等材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成型，制造出实体产品的技术。相对于传统的制造方法不同，增材制造技术是一种“自下而上”通过材料累加的制造方法，实现了零件“自由制造”，解决了许多复杂结构零件的成形，并大大减少了加工工序，缩短了加工周期，而且产品结构越复杂，其制造速度的作用就越显著。且选区激光熔化技术(SLM，Selective Laser Melting)是增材制造技术领域中最具前沿和最有潜力的技术，该技术基于快速成形的最基本思想，最大程度的减少了材料的浪费，成形过程几乎不受零件复杂程度的限制，因而具有很大的柔性，特别适合于单件小批量产品的制造，在航空航天、军工、汽车、工业机械、生物医疗等领域有着广泛的应用前景。

而镍铝合金作为一种金属间化合物，常被用于航空航天发动机的高温段，但其室温塑性较差限制了其应用范围，因此有必要增强其拉伸性能，使得镍铝合金能够更广泛的应用，高熵合金作为一种新的合金体系，具有好的力学性能、相稳定性、耐腐蚀性能等优点。现有技术主要采用熔炼得方式，通过传统冶金将镍铝合金和高熵合金熔炼制的3D打印原材料，但传统方式工序多，工艺复杂，且成本高，耗时长。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有熔炼方式制得高熵合金增强镍铝复合材料，成本高，工序复杂，品质难保证。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种3D打印用高熵合金增强镍铝复合材料球形粉末包括高熵合金和镍铝合金，高熵合金所占质量比为10～40％；且所述镍铝合金各元素质量比为镍：50～90％、铝：10～50％；高熵合金各元素原子比分别为铬：10～25％、锰：10～25％、铁：10～25％、钴：10～25％、镍：10～25％。

一种3D打印用高熵合金增强镍铝复合材料球形粉末的制备方法，包括以下步骤：

A、将铬、锰、铁、钴、镍单质金属表面清理后，按比例放入带有感应线圈的坩埚内；

B、对高频感应熔炼炉抽真空；

C、在真空保护下，打开高频感应电源铜线圈对坩埚内金属加热，且电流强度为80～90A，待完全熔化后倒入中间包，使得合金溶液均匀下落；

D、第一滴液滴下落之后，开启氩气阀，液体在高压气体作用下变为小液滴，凝固为固体颗粒；

E、将坩埚清理干净，然后将镍、铝单质金属表面清理后，按比例放入带有感应线圈的坩埚内，并重复步骤B～D的操作；

F、将得到的两种合金粉末按比例配好，然后加入V型混粉机中混和得到复合材料粉末。

其中，上述方法中步骤A和E中，用细砂纸打磨金属的表面，并用酒精清洗。

其中，上述方法中步骤B中，高频感应熔炼炉的极限真空度2～4×10^-3Pa，升压率小于1Pa/h。