CN104762541B - 一种用于3d打印的稀土镁合金材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于3D打印材料的技术领域，公开了一种用于3D打印的稀土镁合金材料及其制备方法。具体步骤为：按元素Mg：Mn：RE的质量比85～97：2～10：1～5称取原料；将纯镁、锰和镁合金放入预热的坩埚中，加入覆盖剂，在大气条件下熔炼；化清后，加入Mg‑RE中间合金和纯稀土元素，溶化后，搅拌均匀，升温至700～750℃；加入精炼剂，精炼2～25min，静置，撇去浮渣，倒入砂型槽，得到稀土镁合金母材；再将母材熔炼、雾化，得到稀土镁合金材料。该合金材料具有优异阻燃性能，粉末形貌、粒径易于控制；该材料可在无保护气条件下熔炼，解决了雾化法制备镁合金粉末易燃的问题，可用于激光3D打印。

Description

一种用于3D打印的稀土镁合金材料及其制备方法
技术领域
本发明属于3D打印材料的技术领域，具体涉及一种用于3D打印的稀土镁合金材料及其制备方法。
背景技术
3D打印是快速成形技术的一种，它运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过一层又一层的多层打印方式，最终直接打印出产品，形成“数字化制造”。最早的3D打印技术始于上个世纪八十年代的美国，但是由于材料和机器极其昂贵，3D打印机并没有大范围的商用。最初，3D打印常仅用于模具制造、工业设计等领域，后逐渐用于航空航天、汽车和医疗等领域。
由于镁合金具有轻量化、高强度、耐压性、散热佳、易于铸造和成型，因此正在逐渐取代塑胶材料，成为市场中的高级材料。将镁合金和3D打印技术结合起来服务金属制造工业，可以推动制造业向低成本、短周期、高效率方向发展。3D打印金属粉末一般要求纯净度高、球形读好、粒径分布窄、含氧量低。用于3D打印的金属原材料较为特殊，必须能够液化、粉末化，同时在打印过程中又能重新粘结起来，并具有满足需求的物理和化学性质。
目前用于3D打印的金属粉末主要有钛合金、钴铬合金、不锈钢和铝合金材料等，镁合金因为其化学性质活泼和易燃性，粉末制备困难，还处在试验阶段，未广泛应用到3D打印领域中。目前常用的制备镁合金粉末的方法是球磨法。但球磨法因为耗能高，易增加杂质。
发明内容
为了克服现有技术的缺点和不足，本发明的首要目的在于提供一种用于3D打印稀土镁合金材料的制备方法。本发明采用雾化法制备稀土镁合金粉末，制备的粉末燃点高、形貌、粒径易于控制，制备过程无杂质添加，弥补了球磨法的不足。
本发明的另一目的在于提供由上述制备方法制备得到的用于3D打印稀土镁合金材料。
本发明的再一目的在于提供上述用于3D打印稀土镁合金材料的应用。
一种用于3D打印稀土镁合金材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)配料
按组成元素的质量比为Mg：Mn：RE＝85～97：2～10：1～5称取原料；所述的原料包括镁合金、纯镁、锰、Mg-RE中间合金和纯稀土元素；
(2)熔炼
将步骤(1)称取的纯镁、锰和镁合金放入预热的坩埚中，加入覆盖剂，在大气条件下熔炼，熔炼的温度为400～600℃；待纯镁、锰和镁合金全部化清后，加入Mg-RE中间合金和纯稀土元素；待纯稀土元素和Mg-RE中间合金全部溶化后，搅拌熔液至均匀，继续升温至700～750℃；加入精炼剂，精炼2～25min，再于700～750℃静置5～25min，撇去浮渣，倒入砂型槽，得到稀土镁合金母材；
(3)雾化法制备稀土镁合金材料
将稀土镁合金母材放入预热的坩埚中，在真空条件下于450～550℃熔炼15～30min,得到稀土镁合金液体；将稀土镁合金液体过热100～200℃，然后置于雾化装置进行雾化，得到稀土镁合金粉末；将稀土镁合金粉末收集、筛分、合批包装，得到用于3D打印的稀土镁合金材料。
步骤(1)中所述镁合金为MB1(国内牌号)、MB2(国内牌号)、MB3(国内牌号)、MB8(国内牌号)或ZM5(国内牌号)中的一种以上；优选MB1。
步骤(1)中所述Mg-RE中间合金中稀土元素的含量不为零；所述Mg-RE中间合金为MB8(国内牌号)；所述RE即稀土元素为Y、Ce、Nd或Gd中的一种以上；优选Y、Ce或Nd。
步骤(1)中所述纯稀土元素为Y、Ce、Nd或Gd中的一种以上；优选Y、Ce或Nd。
步骤(2)中所述坩埚预热的温度为400～550℃。
步骤(2)中所述覆盖剂用量为步骤(1)中所述原料(纯镁、锰、镁合金、Mg-RE中间合金和纯稀土元素)总重量的1～2％；通常以熔液表面的覆盖严密程度来确定，熔液表面应保持有2.5～10毫米的覆盖层。
步骤(2)中所述精炼剂用量为步骤(1)中所述原料(纯镁、锰、镁合金、Mg-RE中间合金和纯稀土元素)总重量的2～3％。
步骤(3)中所述坩埚预热的温度为：400～500℃。
步骤(3)中所述雾化用氩气压力为0.5～3.5MPa；氩气的反充压力为0.1～0.5MPa。
与现有技术相比，本发明具有如下优点及有益效果：
(1)本发明制备的微米级稀土镁合金材料具有优异阻燃性能，粒径呈正态分布、组织晶粒细小、雾化过程中与空气无接触，含氧低、可用于激光3D打印；并且该稀土镁合金材料可通过调节物化参数控制粉末形貌、粒径分布；
(2)本发明采用熔炼和雾化的方法制备了稀土镁合金材料，熔炼保证了镁基合金的成分组成，雾化满足了3D打印对金属粉末的要求；
(3)本发明制备的稀土镁合金材料燃点提高到950℃，可在无保护气条件下进行熔炼，解决了雾化法制备镁合金粉末易燃的问题。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
(1)原料：按照元素的质量比为Mg：Mn：Y＝85：10：5称取4337g的镁合金MB1(Mn的平均含量：1.9％，Mg为余量)、413g的纯锰、250g的纯稀土元素Y共5Kg；
(2)将坩埚在电阻炉中预热至400℃，将步骤(1)中称取的纯锰和镁合金MB1倒入坩埚中，同时在坩埚中撒入步骤(1)中所述原料总重量的1％的覆盖剂RJ-2(徐州市飞翔铝业有限公司)，在大气条件下于500℃熔炼，待纯锰和镁合金MB1全部化清后，加入纯稀土元素Y，待纯稀土元素Y全部溶化后，搅拌熔液至均匀，继续升温至700℃，加入步骤(1)中所述原料中重量的2％精炼剂FX-MJ(飞翔铝业有限公司)，精炼10分钟，最后保持温度在700℃，静置15分钟，撇去浮渣，倒入砂型槽，成为稀土镁合金母材；
(3)雾化法制备稀土镁合金材料
采用传统常用的雾化***装置制备稀土镁合金材料，步骤如下：
将稀土镁合金母材放入已经预热的坩埚中(坩埚的预热温度为400℃)，在真空条件下于450℃熔炼25分钟，然后控制过热度为100℃，得到稀土镁合金液体；将稀土镁合金液体倾倒入雾化室的漏斗中，进行雾化，得到稀土镁合金粉末；将稀土镁合金粉末经收集、筛分、合批包装工序，得到用于3D打印的稀土镁合金材料；所述雾化氩气压力为0.5MPa；氩气的反充压力为0.1Mpa。
通过上述方法制备的用于3D打印的稀土镁合金材料，其燃点为850℃，粒径范围在1～30μm，呈正态分布，形貌为球形，可用于激光3D打印。
实施例2
(1)原料：按照元素的质量比为Mg：Mn：Nd＝90：7：3称取4592g镁合金MB1、258g纯锰、150g纯Nd共5Kg；
(2)将坩埚在电阻炉中预热至450℃，将步骤(1)中称取的纯锰和镁合金MB1倒入坩埚中，同时在坩埚中撒入步骤(1)中所述原料总重量的1.5％的覆盖剂RJ-2(飞翔铝业有限公司)，在大气条件下于550℃熔炼，待纯锰和镁合金MB1全部化清后，加入纯稀土元素Nd，待纯稀土元素全部溶化后，搅拌熔液至均匀，继续升温至730℃，加入步骤(1)中所述原料中重量的2.5％精炼剂FX-MJ(飞翔铝业有限公司)，精炼10分钟，最后保持温度在730℃，静置15分钟，撇去浮渣，倒入砂型槽，成为稀土镁合金母材；
(3)雾化法制备镁合金粉末
采用传统常用的其雾化***装置进行制备，步骤如下：
将稀土镁合金母材放入已经预热的坩埚中(坩埚的预热温度为450℃)，在真空条件下于500℃熔炼20分钟，然后控制过热度为150℃，得到稀土镁合金液体；将稀土镁合金液体倾倒入雾化室的漏斗中，进行雾化，得到稀土镁合金粉末；将稀土镁合金粉末经收集、筛分、合批包装工序，得到用于3D打印的稀土镁合金材料；所述雾化氩气压力为1.5MPa；氩气的反充压力为0.3Mpa。
通过上述方法制备的用于3D打印的稀土镁合金材料，其燃点900℃，粒径范围在8～50μm，程正态分布，形貌为球形，可用于激光3D打印。
实施例3
(1)原料：按照元素的质量比为Mg：Mn：Ce＝97：2：1称取4949g镁合金MB8(Mn:1.75％,Ce:0.25％,Mg:余量)、13.4g纯锰和37.6g纯Ce共5Kg；
(2)将坩埚在电阻炉中预热至450℃，将步骤(1)中称取的纯锰和镁合金MB8倒入坩埚中，同时在坩埚中撒入步骤(1)中所述原料总重量的2％的覆盖剂RJ-2，在大气条件下于550℃熔炼，待纯锰和镁合金MB8全部化清后，加入纯稀土元素Ce，待纯稀土元素Ce全部溶化后，搅拌熔液至均匀，继续升温至750℃，加入步骤(1)中所述原料中重量的3％精炼剂FX-MJ(飞翔铝业有限公司)，精炼10分钟，最后保持温度在750℃，静置15分钟，撇去浮渣，倒入砂型槽，成为稀土镁合金母材；
(3)雾化法制备稀土镁合金材料
采用传统常用的雾化***装置制备稀土镁合金材料，步骤如下：
将稀土镁合金母材放入已经预热的坩埚中(坩埚的预热温度为500℃)，在真空条件下于550℃熔炼20分钟，然后控制过热度为200℃，得到稀土镁合金液体；将稀土镁合金液体倾倒入雾化室的漏斗中，进行雾化，得到稀土镁合金粉末；将稀土镁合金粉末经收集、筛分、合批包装工序，得到用于3D打印的稀土镁合金材料；所述雾化氩气压力为3.5MPa；氩气的反充压力为0.5Mpa。
通过上述方法制备的用于3D打印的稀土镁合金材料，其燃点为950℃，粒径范围在30～100μm，呈正态分布，形貌为球形，可用于激光3D打印。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于3D打印稀土镁合金材料的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
(1)配料
按组成元素的质量比为Mg：Mn：RE＝85～97：2～10：1～5称取原料；所述的原料包括镁合金、纯镁、锰、Mg-RE中间合金和纯稀土元素；
(2)熔炼
将步骤(1)称取的纯镁、锰和镁合金放入已经预热的坩埚中，加入覆盖剂，在大气条件下熔炼，熔炼的温度为400～600℃；待纯镁、锰和镁合金全部化清后，加入Mg-RE中间合金和纯稀土元素；待纯稀土元素和Mg-RE中间合金全部溶化后，搅拌熔液至均匀，继续升温至700～750℃；加入精炼剂，精炼2～25min，再于700～750℃静置5～25min，撇去浮渣，倒入砂型槽，得到稀土镁合金母材；
(3)雾化法制备稀土镁合金材料
将稀土镁合金母材放入预热的坩埚中，在真空条件下于450～550℃熔炼15～30min,得到稀土镁合金液体；将稀土镁合金液体过热100～200℃，然后置于雾化装置进行雾化，得到稀土镁合金粉末；将稀土镁合金粉末收集、筛分、合批包装，得到用于3D打印的稀土镁合金材料。
2.根据权利要求1所述用于3D打印稀土镁合金材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述镁合金为MB1、MB2、MB3、MB8或ZM5中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述用于3D打印稀土镁合金材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述Mg-RE中间合金中稀土元素的质量百分含量不为零，其中RE即稀土元素为Y、Ce、Nd或Gd。
4.根据权利要求1所述用于3D打印稀土镁合金材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述纯稀土元素为Y、Ce、Nd或Gd中的一种以上。
5.根据权利要求1所述用于3D打印稀土镁合金材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述坩埚预热的温度为400～550℃；步骤(2)中所述精炼剂用量为步骤(1)中所述原料总重量的2～3％。
6.根据权利要求1所述用于3D打印稀土镁合金材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述覆盖剂用量为步骤(1)中所述原料总重量的1～2％。
7.根据权利要求1所述用于3D打印稀土镁合金材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述坩埚预热的温度为：400～500℃；
步骤(3)中所述雾化用氩气压力为0.5～3.5MPa；氩气的反充压力为0.1～0.5MPa。
8.一种由权利要求1～7任一项所述制备方法制备得到的用于3D打印稀土镁合金材料。
9.根据权利要求8所述用于3D打印稀土镁合金材料的应用，其特征在于：所述稀土镁合金材料用于3D打印的技术领域。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105251999A (zh) * 2015-09-06 2016-01-20 航星利华(北京)科技有限公司 一种高能束金属3d打印制备稀土强化等轴细晶零件的方法
CN107245618B (zh) * 2017-04-28 2019-06-25 苏州轻金三维科技有限公司 一种用于3d打印医用镁合金材料的制备方法、材料及应用
CN107096924A (zh) * 2017-05-17 2017-08-29 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 一种可用于三维打印的球形金属基稀土纳米复合粉末的制备方法及产品
JP7194904B2 (ja) * 2017-09-21 2022-12-23 株式会社戸畑製作所 マグネシウム合金粉末
CN110681869B (zh) * 2019-10-15 2021-08-03 上海交通大学 选区激光熔化增材制造技术制备高强韧镁稀土合金的方法
CN111172442B (zh) * 2020-01-09 2021-05-25 西安建筑科技大学 一种3d打印的稀土镁合金粉体及其制备方法
CN111155015B (zh) * 2020-02-08 2021-06-25 苏州轻金三维科技有限公司 一种三维打印用高塑性轻合金及其制备方法
CN112387978B (zh) * 2020-10-21 2023-03-14 西安斯瑞先进铜合金科技有限公司 一种刹车片用CuFe合金粉末的制备方法
CN115156525B (zh) * 2022-06-22 2023-04-04 广东省科学院新材料研究所 一种基于静电自组装的活性修饰球形镁合金粉体及其制备方法和应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103386491A (zh) * 2013-04-23 2013-11-13 长沙唯特冶金工程技术有限公司 一种制备高纯度球形钛及钛合金粉末材料的工艺和设备
CN103537704A (zh) * 2013-03-15 2014-01-29 袁志刚 高纯微细球形金属镁粉的气动雾化生产方法
CN104084592A (zh) * 2014-07-28 2014-10-08 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 一种制备三维打印用球形粉末材料的方法
CN104399978A (zh) * 2014-11-27 2015-03-11 华南理工大学 一种大尺寸复杂形状多孔非晶合金零件的3d成形方法
CN104525960A (zh) * 2014-12-28 2015-04-22 深圳市晶莱新材料科技有限公司 一种用于3D打印Fe-Mn系金属粉末材料制备方法
CN105229187A (zh) * 2013-04-10 2016-01-06 乌尔里希·伯夫克 无铝的镁合金

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103537704A (zh) * 2013-03-15 2014-01-29 袁志刚 高纯微细球形金属镁粉的气动雾化生产方法
CN105229187A (zh) * 2013-04-10 2016-01-06 乌尔里希·伯夫克 无铝的镁合金
CN103386491A (zh) * 2013-04-23 2013-11-13 长沙唯特冶金工程技术有限公司 一种制备高纯度球形钛及钛合金粉末材料的工艺和设备
CN104084592A (zh) * 2014-07-28 2014-10-08 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 一种制备三维打印用球形粉末材料的方法
CN104399978A (zh) * 2014-11-27 2015-03-11 华南理工大学 一种大尺寸复杂形状多孔非晶合金零件的3d成形方法
CN104525960A (zh) * 2014-12-28 2015-04-22 深圳市晶莱新材料科技有限公司 一种用于3D打印Fe-Mn系金属粉末材料制备方法

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