CN107931626A - 一种新型3d打印铝合金粉末的成分及制备方法 - Google Patents

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梁廷禹
姜勇
盛洪超
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Abstract

本发明提供了一种新型3D打印铝合金粉末的成分及制备方法，其利用成核粉末球作为核进行铝基合金的包裹，再进行离子轰击，可以得到较小的铝基合金粉末，且易于控制其粒径的分布区域（即方差小）；电场筛选比较灵活，可以精确控制筛选的粒径大小，且对于未被分离的有核粉末可以再利用，节约原料。

Description

一种新型3D打印铝合金粉末的成分及制备方法
技术领域
本发明涉及3D打印机领域，具体涉及一种新型3D打印铝合金粉末的成分及制备方法。
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，本发明提供了一种新型3D打印铝合金粉末的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备有核铝基合金粉末：利用等离子体雾化、熔融烧结等方法制备有核铝基合金粉末，所述有核铝基合金粉末的粒径为100-200微米；
（2）等离子体雾化：将所述有核铝基合金粉末投入等离子体设备的两个对电极之间，利用等离子体对所述有核铝基合金粉末进行表面轰击，以使得所述铝基合金脱离其核，形成分立的铝基合金雾滴和单独的核粒子；
（3）快速冷却：将所述铝基合金雾滴、所述核粒子以及部分未分离的有核铝基合金粉末进行快速冷却，利用自身重力和表面张力使得所述铝基合金雾滴形成稳定的球形结构；
（4）电场筛选：冷却后的球形结构、所述核粒子以及部分未分离的有核铝基合金粉末经过两个对电极板形成的电场区域进行电场筛选，收集所述球形结构；
（5）筛网筛选：将铝基合金的球形结构进行二次筛选，其通过细筛网实现。
其中，在所述步骤（2）中，在将所述有核铝基合金粉末投入等离子体设备之前，将所述有核铝基合金粉末进行预加热。
其中，所述预加热通过螺旋加热丝实现，预加热温度小于所述铝基合金的熔点。
其中，所述步骤（2）中在惰性气体分为环境下实现。
其中，所述球形结构的平均粒径为30-60μm，其方差为50-100μm2。
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。
本发明还提供了一种3D打印铝基合金粉末，该粉末通过上述的新型3D打印铝合金粉末的制备方法制备而得，其特征在于：所制备的铝基合金粉末的平均粒径为30-60μm，其方差为50-100μm2。
本发明的优点如下：
（1）利用成核粉末球作为核进行铝基合金的包裹，再进行离子轰击，可以得到较小的铝基合金粉末，且易于控制其粒径的分布区域（即方差小）；
（2）电场筛选比较灵活，可以精确控制筛选的粒径大小，且对于未被分离的有核粉末可以再利用，节约原料。
附图说明
图1为本发明的新型3D打印铝合金粉末的制备方法的流程图；
图2为本发明的新型3D打印铝合金粉末的制备方法的示意图。
具体实施方式
参见图1，本发明的新型3D打印铝合金粉末的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备有核铝基合金粉末：利用等离子体雾化、熔融烧结等方法制备有核铝基合金粉末，所述有核铝基合金粉末的粒径为100-200微米；
（2）等离子体雾化：将所述有核铝基合金粉末投入等离子体设备的两个对电极之间，利用等离子体对所述有核铝基合金粉末进行表面轰击，以使得所述铝基合金脱离其核，形成分立的铝基合金雾滴和单独的核粒子；
（3）快速冷却：将所述铝基合金雾滴、所述核粒子以及部分未分离的有核铝基合金粉末进行快速冷却，利用自身重力和表面张力使得所述铝基合金雾滴形成稳定的球形结构；
（4）电场筛选：冷却后的球形结构、所述核粒子以及部分未分离的有核铝基合金粉末经过两个对电极板形成的电场区域进行电场筛选，收集所述球形结构；
（5）筛网筛选：将铝基合金的球形结构进行二次筛选，其通过细筛网实现。
其中，在所述步骤（2）中，在将所述有核铝基合金粉末投入等离子体设备之前，将所述有核铝基合金粉末进行预加热。
其中，所述预加热通过螺旋加热丝实现，预加热温度小于所述铝基合金的熔点。所述步骤（2）中在惰性气体分为环境下实现。所述球形结构的平均粒径为30-60μm，其方差为50-100μm2。所述铝基合金电极中包含镍、钨、钴和铬中的一种或几种。
本发明还提供了一种3D打印铝基合金粉末，该粉末通过上述的新型3D打印铝合金粉末的制备方法制备而得，其特征在于：所制备的铝基合金粉末的平均粒径为30-60μm，其方差为50-100μm2。
实施例
参见图2，具体的制备过程如下：准备有核铝基合金粉末4；
在密封空间6中，将所述有核铝基合金粉末4利用投料口2通过导管3投入等离子体设备1的两个对电极5之间，利用等离子体对所述有核铝基合金粉末4进行表面轰击，以使得所述铝基合金脱离其核，形成分立的铝基合金雾滴和单独的核粒子9；
将所述铝基合金雾滴、所述核粒子9以及部分未分离的有核铝基合金粉末4通过冷却部7进行快速冷却，利用自身重力和表面张力使得所述铝基合金雾滴形成稳定的球形结构8；
冷却后的球形结构8、所述核粒子9以及部分未分离的有核铝基合金粉末4经过两个对电极板10形成的电场区域进行电场筛选，收集所述球形结构8，其设有第一收集仓11和第二收集仓12，其中，第一收集仓11用于收集所述球形结构8，所述第二收集仓12用于收集所述核粒子9以及部分未分离的有核铝基合金粉末4；
将铝基合金的球形结构进行二次筛选，其通过细筛网实现。
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 (7)

1.一种新型3D打印铝合金粉末的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备有核铝基合金粉末：利用等离子体雾化、熔融烧结等方法制备有核铝基合金粉末，所述有核铝基合金粉末的粒径为100-200微米；
（2）等离子体雾化：将所述有核铝基合金粉末投入等离子体设备的两个对电极之间，利用等离子体对所述有核铝基合金粉末进行表面轰击，以使得所述铝基合金脱离其核，形成分立的铝基合金雾滴和单独的核粒子；
（3）快速冷却：将所述铝基合金雾滴、所述核粒子以及部分未分离的有核铝基合金粉末进行快速冷却，利用自身重力和表面张力使得所述铝基合金雾滴形成稳定的球形结构；
（4）电场筛选：冷却后的球形结构、所述核粒子以及部分未分离的有核铝基合金粉末经过两个对电极板形成的电场区域进行电场筛选，收集所述球形结构；
（5）筛网筛选：将铝基合金的球形结构进行二次筛选，其通过细筛网实现。
2.根据权利要求1所述的新型3D打印铝合金粉末的制备方法，其特征在于：在所述步骤（2）中，在将所述有核铝基合金粉末投入等离子体设备之前，将所述有核铝基合金粉末进行预加热。
3.根据权利要求2所述的新型3D打印铝合金粉末的制备方法，其特征在于：所述预加热通过螺旋加热丝实现，预加热温度小于所述铝基合金的熔点。
4.根据权利要求2所述的新型3D打印铝合金粉末的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中在惰性气体分为环境下实现。
5.根据权利要求2所述的新型3D打印铝合金粉末的制备方法，其特征在于：所述球形结构的平均粒径为30-60μm，其方差为50-100μm2。
6.根据权利要求1所述的新型3D打印铝合金粉末的制备方法，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。
7.一种3D打印铝基合金粉末，该粉末通过权利要求1-6中任一项所述的新型3D打印铝合金粉末的制备方法制备而得，其特征在于：所制备的铝基合金粉末的平均粒径为30-60μm，其方差为50-100μm2。
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