本發(fā)明涉及一種鉬銅復(fù)合材料選擇性激光熔化成形方法，屬于激光熔化SLM成形技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

鉬銅（Mo/Cu）合金具有高強(qiáng)度、易加工、高導(dǎo)電導(dǎo)熱性、耐燒蝕、高熱強(qiáng)性、低熱膨脹系數(shù)、無(wú)磁性等優(yōu)點(diǎn)，在航空航天以及武器裝備等制造業(yè)領(lǐng)域，如火箭、喉襯、導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)噴管等高溫部件，應(yīng)用前景廣闊。在鉬銅合金中添加高強(qiáng)度、高硬度的增強(qiáng)體材料，如碳纖維、SiC、石墨烯等，合金的力學(xué)性能、耐磨性能都有很大的提高。鉬熔點(diǎn)較高（2160℃），制備鉬銅合金比較困難。鉬銅合金成形主要有液相燒結(jié)、高壓熔滲等方法， 上述方法制備形狀復(fù)雜的精密零部件時(shí)，存在材料利用率低、成本高、周期長(zhǎng)等問(wèn)題，使其應(yīng)用范圍受到限制。

激光增材制造（3D打?。┘夹g(shù)是以3D模型數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用層層疊加的方法來(lái)制備零件。該技術(shù)可快速而精確地制造出任意復(fù)雜形狀的零件，大大減少了加工工序，減少了加工周期。選擇性激光熔化（SLM）成形技術(shù)是3D打印技術(shù)領(lǐng)域最具發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)之一。其基本原理是：在計(jì)算機(jī)上設(shè)計(jì)出零件的三維模型，然后對(duì)該三維模型進(jìn)行切片分層，得到各截面的二維輪廓數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)導(dǎo)入快速成形設(shè)備計(jì)算機(jī)中。激光束開(kāi)始掃描前，鋪粉裝置首先把金屬粉末平鋪到成形缸的基板上，激光束再按當(dāng)前層的填充輪廓線選區(qū)熔化成形基板上的金屬粉末。加工完當(dāng)前層后，成形缸下降一個(gè)層厚的距離，粉料缸上升一定距離，鋪粉裝置在已加工好的當(dāng)前層上鋪好金屬粉末，設(shè)備調(diào)入下一層輪廓的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工，如此層層加工，直到整個(gè)零件加工完畢。SLM技術(shù)可制備形狀復(fù)雜的金屬零件，同時(shí)由于高激光功率可熔化成形高熔點(diǎn)金屬。

因此，采用SLM成形技術(shù)可制備高熔點(diǎn)鉬銅復(fù)合材料，并且實(shí)現(xiàn)復(fù)雜零件的快速成形。該方法工藝簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，相比傳統(tǒng)工藝，大大縮短了生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供了一種鉬銅復(fù)合材料選擇性激光熔化成形方法。該方法以鉬粉、銅粉、增強(qiáng)材料為成形材料，采用選擇性激光熔化設(shè)備制備結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鉬銅復(fù)合材料制品。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種鉬銅復(fù)合材料選擇性激光熔化成形方法。該方法以鉬粉、銅粉、增強(qiáng)材料為成形材料，采用選擇性激光熔化設(shè)備制備結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鉬銅復(fù)合材料制品。一種鉬銅復(fù)合材料選擇性激光熔化成形方法具體是按照以下步驟完成的：

第一步，用三維軟件建立零件模型。

第二步，對(duì)模型進(jìn)行計(jì)算機(jī)切片處理獲得模型二維截面信息。

第三步，對(duì)增強(qiáng)體材料預(yù)處理。

第四步，將銅粉、鉬粉、增強(qiáng)體材料按一定比例混合均勻，裝入成形缸。

第五步，設(shè)定成形工藝參數(shù)，如激光功率，掃描速度，鋪粉厚度等，進(jìn)行選擇性激光熔化成形。

第六步，對(duì)成形的制品進(jìn)行燒結(jié)。

第七步，對(duì)燒結(jié)后的制品進(jìn)行熱處理。

根據(jù)上述方法，鉬銅復(fù)合材料選擇性激光熔化成形時(shí)，200-300目銅粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)79-89%，200-300目鉬粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)10-20%，石墨烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%。激光功率為300w。掃描速度為15000mm/min。

根據(jù)上述方法，鉬銅復(fù)合材料選擇性激光熔化成形時(shí)，200-300目銅粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)70-90%，200-300目鉬粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)5-25%，碳化硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%。激光功率為350w。掃描速度為10000mm/min。

根據(jù)上述方法，鉬銅復(fù)合材料選擇性激光熔化成形時(shí)，200-300目銅粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)60-80%，200-300目鉬粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)10-30%，碳化硼質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%。激光功率為400w。掃描速度為9000mm/min。

根據(jù)上述方法，選擇性激光熔化成形過(guò)程中，高純氬氣保護(hù)，氧含量低于1000ppm。

根據(jù)上述方法，選擇性激光熔化成形后的零件進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)工藝為：30℃/s加熱至200-500℃，保溫時(shí)間1-5h，隨后50℃/s加熱至900-1200℃，保溫時(shí)間為2-5h，隨爐冷卻至室溫。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果是：本方法可以制備高熔點(diǎn)鉬銅復(fù)合材料，解決了鉬合金熔點(diǎn)高難以制備的難題。同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)高熔點(diǎn)鉬銅復(fù)合材料任意復(fù)雜形狀零件的快速成形，解決了高熔點(diǎn)鉬銅復(fù)合材料難以成形的難題。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例一

本發(fā)明一種鉬銅復(fù)合材料選擇性激光熔化成形方法，按下述步驟執(zhí)行：

第一步，根據(jù)零件需要，用UG軟件進(jìn)行三維建模，零件形狀為空心錐形，底部外徑為110mm，內(nèi)徑為100mm，頂部尺寸為：內(nèi)徑40mm，外徑50mm，高度100mm。

第二步，利用Magics軟件對(duì)零件的三維模型進(jìn)行切片，將零件豎直擺放，利用Magics軟件檢查成形零件表面三角面片是否正確，并用自動(dòng)修復(fù)功能對(duì)零件模型三角面片進(jìn)行修復(fù)。自動(dòng)添加支撐，成形精度設(shè)為0.1mm。

第三步，對(duì)石墨烯材料預(yù)處理。用30%HCl對(duì)石墨烯進(jìn)行超聲波清洗，清洗時(shí)間為30min，隨后對(duì)石墨烯用酒精沖洗，用酒精沖洗干凈后進(jìn)行烘干。

第四步，將200目銅粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)80%， 300目鉬粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)19%，石墨烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%，放入真空三維混料機(jī)進(jìn)行充分混合，混合時(shí)間為5h，將混好的料裝入成形缸。

第五步，設(shè)定成形工藝參數(shù)，設(shè)定基板預(yù)熱溫度為300℃，預(yù)熱時(shí)間為30min，激光功率為300w。掃描速度為15000mm/min。高純氬氣保護(hù)，氧含量低于1000ppm。鋪粉厚度為0.015mm。

第六步，對(duì)成形的制品進(jìn)行燒結(jié)。燒結(jié)工藝為：30℃/s加熱至300℃，保溫時(shí)間1h，隨后50℃/s加熱至1000℃，保溫時(shí)間為2h，隨爐冷卻至室溫。

第七步，對(duì)燒結(jié)后的制品進(jìn)行熱處理。熱處理溫度為600℃保溫5h，隨后水冷，隨后200℃保溫5h，并隨爐冷卻。

實(shí)施例二

本發(fā)明一種鉬銅復(fù)合材料選擇性激光熔化成形方法，按下述步驟執(zhí)行：

第一步，根據(jù)零件需要，用UG軟件進(jìn)行三維建模，零件形狀為正方體，邊長(zhǎng)為100mm。

第二步，利用Magics軟件對(duì)零件的三維模型進(jìn)行切片，利用Magics軟件檢查成形零件表面三角面片是否正確，并用自動(dòng)修復(fù)功能對(duì)零件模型三角面片進(jìn)行修復(fù)。該零件不需添加支撐，成形精度設(shè)為0.15mm。

第三步，對(duì)碳化硅材料預(yù)處理。用30%HCl對(duì)碳化硅進(jìn)行超聲波清洗，清洗時(shí)間為1h，隨后對(duì)碳化硅用酒精沖洗，用酒精沖洗干凈后進(jìn)行烘干，表面氧化處理，表面氧化處理溫度為200-250℃，氧化處理時(shí)間為5h。

第四步，將300目銅粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)70%， 300目鉬粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%，碳化硅分?jǐn)?shù)5%，放入真空三維混料機(jī)進(jìn)行充分混合，混合時(shí)間為5h，將混好的料裝入成形缸。

第五步，設(shè)定成形工藝參數(shù)，設(shè)定基板預(yù)熱溫度為250℃，預(yù)熱時(shí)間為30min。激光功率為350w。掃描速度為10000mm/min。高純氬氣保護(hù)，氧含量低于1000ppm。鋪粉厚度為0.015mm。

第六步，對(duì)成形的制品進(jìn)行燒結(jié)。燒結(jié)工藝為：30℃/s加熱至400℃，保溫時(shí)間2h，隨后50℃/s加熱至1100℃，保溫時(shí)間為3h，隨爐冷卻至室溫。

第七步，對(duì)燒結(jié)后的制品進(jìn)行熱處理。熱處理溫度為450℃保溫3h，隨后水冷，隨后350℃保溫5h，并隨爐冷卻。

實(shí)施例三

本發(fā)明一種鉬銅復(fù)合材料選擇性激光熔化成形方法，按下述步驟執(zhí)行：

第一步，根據(jù)零件需要，用UG軟件進(jìn)行三維建模，零件形狀為球形，直徑為100mm。

第二步，利用Magics軟件對(duì)零件的三維模型進(jìn)行切片，利用Magics軟件檢查成形零件表面三角面片是否正確，并用自動(dòng)修復(fù)功能對(duì)零件模型三角面片進(jìn)行修復(fù)。自動(dòng)添加支撐，成形精度設(shè)為0.15mm。

第三步，對(duì)碳化硼材料預(yù)處理。用10-20%HCl對(duì)碳化硼進(jìn)行超聲波清洗，清洗時(shí)間為1h，隨后對(duì)碳化硼用酒精沖洗，用酒精沖洗干凈后進(jìn)行烘干，表面氧化處理，表面氧化處理溫度為350℃，氧化處理時(shí)間為2h。

第四步，將300目銅粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)70%， 300目鉬粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%，碳化硼分?jǐn)?shù)10%，放入真空三維混料機(jī)進(jìn)行充分混合，混合時(shí)間為3h，將混好的裝入成形缸。

第五步，設(shè)定成形工藝參數(shù)，設(shè)定基板預(yù)熱溫度為200℃，預(yù)熱時(shí)間為30min，激光功率為400w。掃描速度為9000mm/min。高純氬氣保護(hù)，氧含量低于1000ppm。鋪粉厚度為0.015mm。

第六步，對(duì)成形的制品進(jìn)行燒結(jié)。燒結(jié)工藝為：30℃/s加熱至350-400℃，保溫時(shí)間2h，隨后50℃/s加熱至1000-1100℃，保溫時(shí)間為2h，隨爐冷卻至室溫。

第七步，對(duì)燒結(jié)后的制品進(jìn)行熱處理。熱處理溫度為500-600℃保溫3h，隨后水冷，隨后200-300℃保溫5h，并隨爐冷卻。

上面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。