。在本发明的实施例中，所述EBSM过程中的粉池预热温度为650°C?850°C ；在其他的实施例中，所述EBSM过程中的粉池预热温度为700°C?800°C;在另外的实施例中，所述EBSM过程中的粉池预热温度为740°C?760°C。
[0045]在本发明的实施例中，所述金属基复合材料的增材制造方法具体包括以下步骤:
[0046]1)、将上述原材料混合，得到混合物；
[0047]2)、对EBSM设备进行抽真空处理；
[0048]3)、在EBSM设备中对所述混合物进行铺粉操作；
[0049]4)、对EBSM设备进行电子束预热；
[0050]5)、控制电子束选取熔化选区进行烧结；
[0051 ] 6)、EBSM设备工作台下降一个厚层；
[0052]7)、重复上述步骤3)?步骤6)操作，得到设定形状的金属基复合材料。
[0053]本发明提供了一种金属基复合材料，所述金属基复合材料由上述技术方案所述的增材制造方法制备得到。在本发明中，所述金属基复合材料的制备方法与上述技术方案所述金属基复合材料的增材制造方法一致，在此不再赘述。在本发明的实施例中，所述金属基复合材料可以为钻头、叶轮、弯管或弯头。在本发明的实施例中，所述钻头为地质钻头。
[0054]采用洛氏硬度计测试本发明提供的方法制备得到的金属基复合材料的硬度，测试结果为，本发明提供的方法制备得到的金属基复合材料的硬度可达到HRA76?87。
[0055]按照GB/T7314-2005《金属材料室温压缩试验方法》，测试本发明提供的方法制备得到的金属基复合材料的压缩强度和压缩断裂变形率，测试结果为，本发明提供的方法制备得到的金属基复合材料的压缩强度>1700MPa，压缩断裂变形率>12%。
[0056]按照GB/T 6569-86《工程陶瓷弯曲强度试验方法》，测试本发明提供的方法制备得到的金属基复合材料的抗弯强度，测试结果为，本发明提供的方法制备得到的金属基复合材料的抗弯强度为1200MPa?1400MPa。
[0057]将本发明提供的方法制备得到的金属基复合材料制备成尺寸为10mmX 10mm X10mm的长方体试样，在MM2000型滑动磨损实验机上进行常温干滑动磨损实验，对磨环材料为淬火+低温回火处理后的42CrMo(硬度为HRC53，作为标样)，法向载荷为20Kgf，对磨环转速为400r/min，磨损时间为60min，总滑动距离为3800m，以相对耐磨性作为材料耐磨性的指标:
[0058]相对耐磨性=标样磨损失重量+试样磨损失重量；
[0059]测试结果为，本发明提供的方法制备得到的金属基复合材料的相对耐磨性为75?85(淬火+低温回火42CrMo钢的相对耐磨性为1)。
[0060]采用20°C恒温浸泡腐蚀测试方法，在0.5mol/L盐酸水溶液中测试本发明提供的方法制备得到的金属基复合材料的耐腐蚀性，以316L不锈钢为对比试样(标样)，测试168小时浸泡后的腐蚀失重量，以相对耐蚀性作为材料耐腐蚀性的指标:
[0061]相对耐蚀性=标样腐蚀失重量+试样腐蚀失重量；
[0062]测试结果为，本发明提供的方法制备得到的金属基复合材料的相对耐蚀性为25?32(316L不锈钢为1)。
[0063]本发明以下实施例所用到的原料均为市售商品，所用的WC粉体为九江金鹭硬质合金有限公司提供的中颗粒球形WC粉末;所用的镍基粉体为奥瑞康公司提供的产品，其中包括1.8wt %的8，3.5wt %的Si，余量为Ni ;所用的EBSM设备为ARCAM公司提供的电子束粉末快速成型系统A2X。
[0064]实施例1
[0065]通过CAD软件获得待制备钻头的3D数据，并将此数据输送至EBSM设备中；
[0066]将粒度为80目的WC粉体、粒度为150目的镍基粉体按照质量比为65:35的比例进行混合，将得到的混合物装入EBSM设备中；
[0067]向EBSM设备中通入氮气作为保护气体，按照上述3D数据进行铺粉，然后采用电子束扫描进行选区烧结，所述电子束扫描过程中的电子束功率为1000W?1200W，束斑宽度为
0.16mm，线扫描速度为25mm/s?30mm/s，分层的厚度为0.1mm，扫描的间距为0.1mm;制备得到钻头。
[0068]本发明实施例1制备得到的钻头如图1、图2和图3所示，图1为本发明实施例1制备得到的钻头的侧视图，图2为本发明实施例1制备得到的钻头的主视图，图3为本发明实施例1制备得到的钻头的俯视图，由图1、图2和图3可知，本发明实施例1制备得到的钻头的高度为82.37mm，直径为 148.84mm。
[0069]按照上述技术方案所述的方法，测试本发明实施例1制备得到的钻头的硬度、压缩强度、压缩断裂形变率、抗弯强度、相对耐磨性和相对耐蚀性，测试结果为，本发明实施例1制备得到的钻头的硬度为HRA78，压缩强度为1774MPa，压缩断裂变形率为14.3%，抗弯强度为1302MPa，相对耐磨性为78.5，相对耐蚀性为28.4。
[0070]实施例2
[0071 ]通过CAD软件获得待制备叶轮的3D数据，并将此数据输送至EBSM设备中；
[0072]将粒度为80目的WC粉体、粒度为150目的镍基粉体按照质量比为70:30的比例进行混合，将得到的混合物装入EBSM设备中；
[0073]向EBSM设备中通入氮气作为保护气体，按照上述3D数据进行铺粉，然后采用电子束扫描进行选区烧结，所述电子束扫描过程中的电子束功率为2000W?2200W，束斑宽度为
0.20mm，线扫描速度为15mm/s?20mm/s，分层的厚度为0.12mm，扫描的间距为0.15mm;制备得到叶轮。
[0074]本发明实施例2制备得到的叶轮如图4和图5所示，图4为本发明实施例2制备得到的叶轮的俯视图，图5为本发明实施例2制备得到的叶轮的主视图。
[0075]按照上述技术方案所述的方法，测试本发明实施例2制备得到的叶轮的硬度、压缩强度、压缩断裂形变率、抗弯强度、相对耐磨性和相对耐蚀性，测试结果为，本发明实施例2制备得到的叶轮的硬度为HRA85.5，压缩强度为1833MPa，压缩断裂变形率为15.1 %，抗弯强度为1267MPa，相对耐磨性为82.7，相对耐蚀性为30.7。
[0076]实施例3
[0077]通过CAD软件获得待制备弯管的3D数据，并将此数据输送至EBSM设备中；
[0078]将粒度为80目的WC粉体、粒度为150目的镍基粉体按照质量比为72:28的比例进行混合，将得到的混合物装入EBSM设备中；
[0079]向EBSM设备中通入氮气作为保护气体，按照上述3D数据进行铺粉，然后采用电子束扫描进行选区烧结，所述电子束扫描过程中的电子束功率为1500W?1800W，束斑宽度为
0.18mm，线扫描速度为15mm/s?20mm/s，分层的厚度为0.1mm，扫描的间距为0.15mm ；制备得到弯管。
[0080]本发明实施例3制备得到的弯管如图6所示，图6为本发明实施例3制备得到的弯管的结构示意图。
[0081]按照上述技术方案所述的方法，测试本发明实施例3制备得到的叶轮的硬度、压缩强度、压缩断裂形变率、抗弯强度、相对耐磨性和相对耐蚀性，测试结果为，本发明实施例3制备得到的弯管的硬度为HRA82.5，压缩强度为1873MPa，压缩断裂变形率为14.1%，抗弯强度为1291MPa，相对耐磨性为77.4，相对耐蚀性为28.2。
[0082]由以上实施例可知，本发明提供了一种金属基复合材料的增材制造方法，包括:将原材料采用电子束选区恪化成形技术制备成金属基复合材料;所述原材料包括:45wt %?72wt %的碳化妈粉体;28wt %?55wt %的镍基粉体。本发明通过控制原材料的成分及用量，并采用电子束选区熔化成形技术制备金属基复合材料，本发明提供的方法能够一次性近净成形得到整体结构的金属基复合材料，采用本发明提供的方法制备得到的金属基复合材料具有较好的耐磨性、耐腐蚀性以及冲击韧性。本发明提供的方法摆脱了粉末冶金技术对成型模具的依赖，直接在三维空间成型，可以制备任意形状的零件，尤其在薄壁和复杂型腔零件的制备上相比于粉末冶金法具有较大的优势，适于制备钻头、叶轮及弯管等形状复杂的金属基复合材料。
【主权项】
1.一种金属基复合材料的增材制造方法，包括: 将原材料采用电子束选区熔化成形技术制备成金属基复合材料;所述原材料包括: 45?^%?72*1:%的碳化妈粉体； 28?^%?55*1:%的镍基粉体。2.根据权利要求1所述的增材制造方法，其特征在于，所述碳化钨粉体的粒度为80目?400 目。3.根据权利要求1所述的增材制造方法，其特征在于，所述镍基粉体的组分为: 1.5界1:%?2.5￥1:%的13;3wt % ?4wt % 的 Si ; 余量为Ni。4.根据权利要求1所述的增材制造方法，其特征在于，所述镍基粉体的粒度为150目?350 目。5.根据权利要求1所述的增材制造方法，其特征在于，所述电子束选区熔化成形技术过程中电子束功率为200W?3000W。6.根据权利要求1所述的增材制造方法，其特征在于，所述电子束选区熔化成形技术过程中电子束束斑宽度为0.1mm?0.2mm。7.根据权利要求1所述的增材制造方法，其特征在于，所述电子束选区熔化成形技术过程中线扫描速度为5mm/s?30mm/s。8.根据权利要求1所述的增材制造方法，其特征在于，所述电子束选区熔化成形技术过程中的扫描间距为0.07mm?0.18mm。9.一种金属基复合材料，所述金属基复合材料为权利要求1?8中任意一项所述的增材制造方法制备得到的金属基复合材料。10.根据权利要求9所述的金属基复合材料，其特征在于，所述金属基复合材料为钻头、叶轮或弯管。
【专利摘要】本发明提供了一种金属基复合材料的增材制造方法，包括：将原材料采用电子束选区熔化成形技术制备成金属基复合材料；所述原材料包括：45wt％～72wt％的碳化钨粉体；28wt％～55wt％的镍基粉体。本发明通过控制原材料的成分及用量，并采用电子束选区熔化成形技术制备金属基复合材料，本发明提供的方法能够一次性近净成形得到整体结构的金属基复合材料，采用本发明提供的方法制备得到的金属基复合材料具有较好的耐磨性、耐腐蚀性以及冲击韧性。实验结果表明，本发明提供的方法制备得到的金属基复合材料的硬度达到HRA78～87，抗弯强度为1200MPa～1400MPa，相对耐磨性为75～85，相对耐蚀性为25～32。
【IPC分类】B22F7/00, B22F3/105
【公开号】CN105458256
【申请号】CN201510887962
【发明人】徐跃华, 袁源
【申请人】株洲西迪硬质合金科技股份有限公司
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年12月7日