CN108161018A - 一种提高3d打印铝基合金粉末打印性能的方法 - Google Patents

一种提高3d打印铝基合金粉末打印性能的方法 Download PDF

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梁廷禹
姜勇
盛洪超
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Abstract

本发明提供了一种提高3D打印铝基合金粉末打印性能的方法，其利用氧化铝成核粉末球作为核进行铝基合金的包裹，可以达到成球的目的，球形度好，且粉末的粒径均匀；利用等离子进行先雾化再包裹的方法，可以防止直接等离子体雾化时，雾滴大小不等，且球形度不好的问题。

Description

一种提高3D打印铝基合金粉末打印性能的方法
技术领域
本发明涉及3D打印机领域，具体涉及一种提高3D打印铝基合金粉末打印性能的方法。
背景技术
众所周知，金属材料特别是带有战略性的高熔点合金材料已成为高附加值和高精尖的军民两用的高科技产品的发展方向，而粉末冶金技术及新兴的激光3D打印技术是制备是赋予高科技产品行之有效的方法。特别是激光3D打印技术，用该方法可获得成分无偏析、性能稳定、组织均匀的零部件；从经济上看，该方法是一种少切屑或无切屑的工艺。与传统锻材加工技术相比，制备部件基本为近净成形，材料利用率几乎可以达到100％。但是，这些领域对材料的物理、化学性质都有很高的要求。对粉末提出了如下要求：粒度分布窄；单分散；球形；特殊情形需要高纯粉末；其目的在于使烧结体产品的密度分布均匀，机械性能和其它物理性能空间分布均匀化。因此，原始粉末的纯度、均匀性和粒度、晶粒度、流动性对制备细晶全致密的高性能产品起着决定性的作用。
发明内容
基于解决上述问题，本发明提供了一种提高3D打印铝基合金粉末打印性能的方法，包括以下步骤：
（1）制备成核粉末：将粉末状氧化铝进行球磨和筛选，得到颗粒均匀的氧化铝成核粉末；
（2）制备铝基合金电极：按照化学配比准备所需金属，熔铸成铝基合金圆柱经过酸洗、水洗和抛光形成铝基合金电极；
（3）等离子体雾化：将铝基合金电极作为等离子体的一电极进行等离子体熔融，并且进行轴向旋转，雾化成铝基合金雾滴；
（4）形成核壳结构：将所述氧化铝成核粉末利用气体朝第一方向吹入并雾化进行分散，分散的氧化铝成核粉末与所述铝基合金雾滴进行碰撞融合，形成铝基合金包裹氧化铝核的复合球体；
（5）冷却成球：将复合球体利用惰性气体冷却形成最终的3D打印铝基合金粉末。
其中，所述步骤（5）具体包括以下步骤：惰性气体以与所述第一方向相对的第二方向进行气体吹入，所述惰性气体将铝基合金雾滴朝向第二方向的两侧送出，并同时进行冷却。
其中，所述惰性气体吹入的速度未使得所述铝基合金雾滴到达等离子体发射位置。
其中，所述惰性气体为氮气或氩气等。
其中，所述氧化铝成核粉末的平均粒径为30-50微米。
其中，所述铝基合金电极中包含镍、钨、钴和铬中的一种或几种。
本发明的优点如下：
（1）利用氧化铝成核粉末球作为核进行铝基合金的包裹，可以达到成球的目的，球形度好，且粉末的粒径均匀；
（2）利用等离子进行先雾化再包裹的方法，可以防止直接等离子体雾化时，雾滴大小不等，且球形度不好的问题。
附图说明
图1为本发明的提高3D打印铝基合金粉末打印性能的方法的流程图；
图2为本发明的提高3D打印铝基合金粉末打印性能的方法的示意图。
具体实施方式
参见图1，本发明的提高3D打印铝基合金粉末打印性能的方法，包括以下步骤：
（1）制备成核粉末：将粉末状氧化铝进行球磨和筛选，得到颗粒均匀的氧化铝成核粉末；
（2）制备铝基合金电极：按照化学配比准备所需金属，熔铸成铝基合金圆柱经过酸洗、水洗和抛光形成铝基合金电极；
（3）等离子体雾化：将铝基合金电极作为等离子体的一电极进行等离子体熔融，并且进行轴向旋转，雾化成铝基合金雾滴；
（4）形成核壳结构：将所述氧化铝成核粉末利用气体朝第一方向吹入并雾化进行分散，分散的氧化铝成核粉末与所述铝基合金雾滴进行碰撞融合，形成铝基合金包裹氧化铝核的复合球体；
（5）冷却成球：将复合球体利用惰性气体冷却形成最终的3D打印铝基合金粉末。
其中，所述步骤（5）具体包括以下步骤：惰性气体以与所述第一方向相对的第二方向进行气体吹入，所述惰性气体将铝基合金雾滴朝向第二方向的两侧送出，并同时进行冷却。
其中，所述惰性气体吹入的速度未使得所述铝基合金雾滴到达等离子体发射位置。所述惰性气体为氮气或氩气等。所述氧化铝成核粉末的平均粒径为30-50微米。所述铝基合金电极中包含镍、钨、钴和铬中的一种或几种。
实施例
参见图2，具体的制备过程如下：按照化学配比准备所需金属，熔铸成铝基合金圆柱经过酸洗、水洗和抛光形成铝基合金电极5；
将该铝基合金电极5放入密闭腔体1内，将铝基合金电极5作为等离子体的一电极，并设置一对电极4进行等离子体熔融，并且在电极6的带动下进行轴向旋转，雾化成铝基合金雾滴；
将所述氧化铝成核粉末7装入输料口2中，并通过输入管3利用气体朝第一方向吹入并雾化进行分散，分散的氧化铝成核粉末7与所述铝基合金雾滴进行碰撞融合，形成铝基合金包裹氧化铝核的复合球体8；
惰性气体通过输气管10和喷头9喷入所述腔体1内，将复合球体8利用惰性气体冷却形成最终的3D打印铝基合金粉末，并收集在所述输气管10周围的收集槽11内。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种提高3D打印铝基合金粉末打印性能的方法，包括以下步骤：
（1）制备成核粉末：将粉末状氧化铝进行球磨和筛选，得到颗粒均匀的氧化铝成核粉末；
（2）制备铝基合金电极：按照化学配比准备所需金属，熔铸成铝基合金圆柱经过酸洗、水洗和抛光形成铝基合金电极；
（3）等离子体雾化：将铝基合金电极作为等离子体的一电极进行等离子体熔融，并且进行轴向旋转，雾化成铝基合金雾滴；
（4）形成核壳结构：将所述氧化铝成核粉末利用气体朝第一方向吹入并雾化进行分散，分散的氧化铝成核粉末与所述铝基合金雾滴进行碰撞融合，形成铝基合金包裹氧化铝核的复合球体；
（5）冷却成球：将复合球体利用惰性气体冷却形成最终的3D打印铝基合金粉末。
2.根据权利要求1所述的提高3D打印铝基合金粉末打印性能的方法，其特征在于：所述步骤（5）具体包括以下步骤：惰性气体以与所述第一方向相对的第二方向进行气体吹入，所述惰性气体将铝基合金雾滴朝向第二方向的两侧送出，并同时进行冷却。
3.根据权利要求2所述的提高3D打印铝基合金粉末打印性能的方法，其特征在于：所述惰性气体吹入的速度未使得所述铝基合金雾滴到达等离子体发射位置。
4.根据权利要求2所述的提高3D打印铝基合金粉末打印性能的方法，其特征在于：所述惰性气体为氮气或氩气等。
5.根据权利要求2所述的提高3D打印铝基合金粉末打印性能的方法，其特征在于：所述氧化铝成核粉末的平均粒径为30-50微米。
6.根据权利要求1所述的提高3D打印铝基合金粉末打印性能的方法，其特征在于：所述铝基合金电极中包含镍、钨、钴和铬中的一种或几种。
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