一种金属材料梯度零件的3D打印成型方法与流程

文档序号:13179473阅读:来源:国知局
技术特征:
1.一种金属材料梯度零件的3D打印成型方法,该方法的步骤如下:一:金属浆料的配制,将金属粉末与高分子粘结剂均匀混合后加热,混合后材料在160~200℃时熔化成为浆料,当温度降低到室温时浆料会快速固化;所述金属浆料的组成成分及质量百分比如下:金属粉末50-70%,高分子粘结剂30-50%;金属粉末的组成成分及质量百分比如下:铁磁性金属粉末50%,非铁磁性金属粉末50%;所述铁磁性金属粉末:粒度为0.1-100μm,中值粒径为50μm;所述铁磁性金属粉末材质为Fe或Ni或Co或Gd;所述非铁磁性金属粉末:粒度为0.1-100μm,中值粒径为50μm;所述非铁磁性金属粉末材质为Al或Cu或Mg或Ti;高分子粘结剂的组成成分及质量百分比如下:石蜡55-65%,高密度聚乙烯12-22%,聚丙烯10-21%,硬脂酸1-5%;二:薄壁零件的数据建模,利用三维软件建立模型,然后进行切片处理,层片的厚度为0.04~0.20mm,建立零件的三维数据模型;三:运动磁场下3D打印成型,利用熔融沉积成型技术,计算机控制本发明装置,根据加工工件截面轮廓的信息做X、Y平面运动,而成型平台(4)做Z方向的运动,材料由数控定量材料挤出机构(2)送至可旋转鸭嘴形打印挤出头(21),并在可旋转鸭嘴形打印挤出头(21)中加热至熔融状态,然后选择性地挤出沉积在成型平台(4)上,快速冷却后固化成型形成加工工件截面轮廓,当成型完成后,成型平台(4)下降一截面层的高度,可旋转鸭嘴形\t打印挤出头(21)再进行下一层的打印,如此循环,最终形成产品,打印过程中,可旋转鸭嘴形打印挤出头(21)在一定温度下将具有流动性的金属浆料按照计算机设定的轨迹和速度挤出,熔道的铁磁性材料在磁场的作用下迅速移动,在熔道内组分连续变化,改变运动磁场的磁场强弱、运动速度以及磁场作用次数可获得不同程度梯度的零件,在任意空间位置梯度程度可控,且通过改变可旋转鸭嘴形打印挤出头的旋转角度,得到各种厚度的坯体,运动磁场是电磁铁或永磁铁产生的磁场;四:将坯体内的高分子粘结剂进行脱除,首先是溶剂脱脂,将坯体放入三氯乙烯溶液中,溶液的温度为30-50℃,脱脂8-12h,干燥后,然后将坯体埋入三氧化二铝粉末中,整体放入真空气氛炉内进行热处理以及预烧结,温度上升速度为1~3℃/min,温度为500-700℃,时间为3-4h;五:烧结,将预烧结坯体放在真空气氛炉内继续加温,升温速度可控制在4-6℃/min,具体的温度和时间与烧结的金属材料的熔点有关,烧结完成后,得到所需的梯度金属零件。2.根据权利要求1所述的一种金属材料梯度零件的3D打印成型方法,其特征在于:所述铁磁性金属粉末材质为Fe或Ni或Co或Gd。3.根据权利要求1所述的一种金属材料梯度零件的3D打印成型方法,其特征在于:所述非铁磁性金属粉末材质为Al或Cu或Mg或Ti。4.一种金属材料梯度零件的3D打印成型装置,其特征在于:是由XY方向数控移动装置(1)、数控定量材料挤出机构(2)、磁场及移动控制装置(3)和成型平台(4)组成,成型平台(4)固定设置在地面上,数控定量材料挤出机构(2)设置在XY方向数控移动装置(1)上,磁场及移动控制装置(3)设置在成型平台(4)于XY方向数控移动装置(1)之间。
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