钛-铝复合金属粉末的制备方法及其使用方法与流程

文档序号:36232612发布日期:2023-12-01 06:47阅读:141来源:国知局

本发明涉及金属粉末,特别涉及一种增材制造用金属粉末。


背景技术:

1、铝合金是工业中应用非常广泛的一类有色金属结构材料,由于铝合金的导电性好、比重小而且具有较高的热导率,在航空、航天、兵器、舰船、交通运输等行业得到了大量的应用,但是铝合金高温性能以及耐腐蚀性能相对较差。相对于铝合金,钛合金具有优异的耐蚀性、耐温性、抗冲击、高强高韧等性能,同样在航空、航天、兵器、舰船、交通运输等行业被广泛应用。例如在海洋环境中,钛合金虽然耐海水腐蚀性能优良,但是钛合金的成本很高;铝合金虽然比重更轻,成本相对便宜,但是其耐海水腐蚀性能却远远不如钛合金。因此,钛/铝双金属复合材料(含各种型材)在海洋工程材料的应用中就具有非常高的性价比优势。

2、目前钛-铝复合材料的制备主要依靠轧制复合、热压扩散、爆炸复合、搅拌摩擦焊、固液复合等工艺。其中大部分发明专利均采用以上一种或几种结合的生产工艺制备钛-铝复合板材,这些工艺存在工序复杂、界面结合强度低、产品形状与尺寸受限等问题。而在实际的航空、航天、兵器、舰船、交通运输等应用中,各种型材及异型材的也被大量使用,因此需要研制一种钛-铝复合型材及异型材的制备方法。

3、增材制造技术(也称3d打印)是近二十年内快速发展的先进制造技术,其通过逐层构型原理能够实现复杂结构零件的制造,目前该技术应用于航空航天、舰船、生物医疗等多个领域。其中粘结剂喷射(binder jetting)作为一种基于粉末床的增材制造技术,具有自动化程度高、成本低、效率高等优势;其特有的粘结成型方式几乎适合于各类材料(如金属、陶瓷、树脂等)的成型。

4、基于粘结剂喷射3d打印(3dp)技术制备钛-铝复合材料无疑是更优异的选择,其具有速度快、低成本和低温打印等明显优势,有望促进钛-铝复合材料的发展,推广应用前景非常广阔。


技术实现思路

1、有鉴于以上粘结剂增材制造技术可以提升钛-铝复合材料制品的生产效率和质量,有必要提出一种钛-铝复合金属粉末的制备方法及其使用方法。

2、一种钛-铝复合金属粉末的制备方法,包括,

3、将2μm-100μm铝合金粉末和2μm-100μm钛合金粉末按照1:1的质量比混合,然后机械搅拌一定时间,得到钛-铝复合金属粉末;

4、或者,

5、将相同粒度的铝合金粉末和钛合金粉末,按照1:1的质量比混合后倒入溶剂中,然后进行喷雾造粒得到钛-铝复合金属粉末。

6、进一步地,所述机械搅拌一定时间的具体时间段可以为3s-10s,以实现铝合金粉末和钛合金粉末的充分混合。

7、进一步地,所述溶剂可以为水溶性有机溶剂,其特征在于,所述水溶性有机溶剂具有低残碳率,以实现复合材料烧结成品含碳量在标准范围内,烧结成品不受粘结剂影响。

8、一种钛-铝复合金属粉末的使用方法,包括,

9、1)将所述钛-铝复合金属粉末置入增材制造设备的供粉机构中;

10、2)采用所述钛-铝复合金属粉末在工作箱的承载作业面上中铺设一定层厚的所述钛-铝复合金属粉末,也即初始层;

11、3)在初始层后,所述增材制造设备依据设定的打印轮廓在铺设的所述钛-铝复合金属粉末层面的每层上均喷射粘结剂,直至铺设的最后一层,获得钛-铝复合制品生坯。

12、进一步地,粘结剂的总喷射量占全部铺粉总质量的1%-20%,铺粉速度为1mm/s-200mm/s,以适用不同粒度要求的金属粉末的打印。

13、进一步地,设置在所述供粉机构与所述铺粉面之间的压实辊的旋转速度为50r/min-600r/min,实现了铺粉面的平整与紧实,避免铺粉面发生推粉、疏松的问题。

14、更进一步地,所述工作箱作业面区域内的烘烤温度为20℃-70℃,保证了打印的粘结剂能够及时与铺设的当前层的金属粉末发生反应,使打印的金属制品能够得到初步的硬化,避免了在打印过程中发生变形等问题。

15、优选地,所述钛-铝复合金属粉末的使用方法还包括固化清粉步骤,

16、所述固化清粉步骤的具体内容为:

17、1)将所述钛-铝复合制品生坯从所述工作箱中取出置入干燥箱中;

18、2)将所述干燥箱的温度设置为100℃-300℃;

19、3)使所述钛-铝复合制品生坯在上述干燥箱中固化一定时间后取出;

20、4)清除固化后所述钛-铝复合制品生坯表面的浮粉。

21、进一步地,所述干燥箱为真空干燥箱,避免了环境中粉尘对所述钛-铝复合制品生坯的污染,防止了钛-铝复合制品生坯化学成分被氧化。

22、进一步地,所述钛-铝复合制品生坯在所述干燥箱中的固化时间为1h-3h,以达到彻底固化整个钛-铝复合制品生坯的目的。

23、优选地,所述钛-铝复合金属粉末的使用方法还包括脱脂烧结步骤,

24、所述脱脂烧结步骤的具体内容为:

25、1)将清粉后的所述钛-铝复合制品生坯置入烧结炉内;

26、2)使所述烧结炉按照0.5℃/min-10℃/min的升温速率升温至500℃-600℃,保温1h-3h;

27、3)使所述钛-铝复合制品生坯随炉自然降温至常温,得到钛-铝复合制品。

28、本发明技术方案的有益效果:制备了一种适用于粘结剂喷射打印方式的金属粉末,提升了钛-铝复合制品的制作效率和产品质量,降低了生产工艺难度。



技术特征:

1.一种钛-铝复合金属粉末的制备方法,其特征在于,包括,

2.如权利要求1所述的钛-铝复合金属粉末的制备方法,其特征在于,所述机械搅拌一定时间的具体时间段可以为3s-10s。

3.一种如权利要求1所述的钛-铝复合金属粉末的使用方法,其特征在于,包括,

4.如权利要求3所述的钛-铝复合金属粉末的使用方法,其特征在于,采用所述钛-铝复合金属粉末在工作箱的承载作业面上中铺设10层-100层的所述钛-铝复合金属粉末。

5.如权利要求4所述的钛-铝复合金属粉末的使用方法,其特征在于,设置在所述供粉机构与所述铺粉面之间的压实辊的旋转速度为50r/min-600r/min。

6.如权利要求6所述的钛-铝复合金属粉末的使用方法,其特征在于,所述工作箱作业面区域内的烘烤温度为20℃-70℃。

7.如权利要求3所述的钛-铝复合金属粉末的使用方法,其特征在于,还包括,将所述钛-铝复合制品生坯从所述工作箱中取出置入干燥箱中;

8.如权利要求7所述的钛-铝复合金属粉末的使用方法,其特征在于,所述干燥箱为真空干燥箱。

9.如权利要求7所述的钛-铝复合金属粉末的使用方法,其特征在于,所述钛-铝复合制品生坯在所述干燥箱中的固化时间为1h-3h。

10.如权利要求7所述的钛-铝复合金属粉末的使用方法,其特征在于,还包括,


技术总结
一种钛‑铝复合金属粉末的制备方法,属于金属粉末技术领域,用以解决铝‑钛复合制品件制作效率低、难度高的问题,包括,将2μm‑100μm铝合金粉末和2μm‑100μm钛合金粉末按照1:1的质量比混合,然后机械搅拌一定时间,得到钛‑铝复合金属粉末;或者,将相同粒度的铝合金粉末和钛合金粉末,按照1:1的质量比混合后倒入溶剂中,然后进行喷雾造粒得到钛‑铝复合金属粉末。进一步地,所述机械搅拌一定时间的具体时间段可以为3s‑10s,以实现铝合金粉末和钛合金粉末的充分混合。制备了一种适用于粘结剂喷射打印方式的金属粉末,提升了钛‑铝复合制品的制作效率和产品质量,降低了生产工艺难度。

技术研发人员:陈卫东,曹继伟,张龙江,王勇,罗凯,刘于青
受保护的技术使用者:共享智能装备有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/1/16
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