CN108796297B - 一种直接用于3d打印的高强度高韧性铜镍锡合金原料及其制备方法和应用 - Google Patents
一种直接用于3d打印的高强度高韧性铜镍锡合金原料及其制备方法和应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种直接用于3D打印的高强度高韧性铜镍锡合金原料及其制备方法和应用，属于3D打印材料设计技术领域。所述铜镍锡合金原料以质量百分比计包括下述组分：Ni11～18％、Sn1～10％、Zn0.5～2％、O大于0且小于等于2％、余量为Cu。其制备方法为球磨制粉或喷雾制粉。所制备的铜镍锡合金原料粉末经3D打印可制备出形状复杂的成品；所制备的成品的强度为650～1000MPa、延伸率为10.5％～30％。本发明原料组分设计合理；制备工艺简单，所得产品性能优良；为实现3D制备高性能铜镍锡合金构件提供必要条件。
Description
技术领域
本发明涉及一种直接用于3D打印的高强度高韧性铜镍锡合金原料及其制备方法和应用，属于3D打印材料设计技术领域。
背景技术
铜镍锡合金(如Cu-15Ni-8Sn和Cu-9Ni-6Sn)是一种既具高强度和高韧性，又具有优良的导电稳定性及热应力松弛性能等优点的高端铜合金材料，被认为是最具发展前景的新一代高性能铜合金。铜镍锡合金属于时效调幅分解(Spinodal)强化型铜合金，固溶处理使Ni和Sn固溶到Cu的α相中，获得过饱和固溶体；时效处理的调幅分解后形成周期性交替分布的共格亚稳态两相组织，产生的弹性应变场能强烈阻止位错运动，从而产生强化效果。特别是Cu-15Ni-8Sn合金的强度最高可达1100MPa以上，与高速钢和铍铜相当，可广泛用于制造航空航天、石油钻井平台等高负载环境下使用的轴承、轴套、轴瓦等部件。
但是由于合金元素Sn的含量比较高，采用熔铸法制备Cu-15Ni-8Sn合金，会在三个阶段出现Sn的成分偏析：(1)合金液温度下降其内部成分平衡移动生成了富锡相；(2)在凝固过程中，合金液在枝晶间生成了富锡相；(3)合金凝固后在冷却的过程中，由于溶解度变化而析出了富锡相。在熔铸过程中形成的枝晶偏析和Sn反偏析，使得其加工性能差、成分不均匀、表面质量差；在进行进一步加工变形前需进行长时间高温退火，能耗大、成本高、效率低这些缺点都严重制约了其工业化生产。
另一方面，随着社会经济和工业领域的快速发展，现在工业对于个性化、定制化的需求日益增长。采用传统的机械加工制造方式难以实现定制化、个性化的需求。近年来兴起的3D打印完美的解决了这一问题，通过逐层成型固化，层间粘结最终形成目标件。金属3D打印(主要为选区激光熔融，SLM)应用于工业制造以来，原材料一直以钛合金、铝合金、不锈钢等为主，铜由于其高导热高反射等特性，对激光的吸收能力较差，大部分光束被反射，难以实现3D打印。3D打印过程中，用于熔化铜合金粉末的激光能量不仅取决于材料对激光的吸收，同时也取决于激光器的输出功率。激光功率太低，能量大部分被反射；激光功率太高，熔池会产生剧烈波动，呈现不稳定状态，极易产生球化现象。有研究表明，在同样激光参数条件下，钛合金、不锈钢等金属粉末能形成致密的冶金结合，铜合金粉末则发生球结晶现象；球化结晶形成的球体直径大于层厚，会影响下一步铺粉过程甚至成型过程中断。因此，进一步优化铜合金材料的组元成分比例或添加新的元素成分来实现铜镍锡合金3D打印是值得深入探讨的。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，通过添加低熔点第四元素Zn来改善合金的能量吸收效率，提供一种直接用于3D打印的高强度高韧性铜镍锡合金原料及其制备方法和应用。
本发明一种直接用于3D打印的高强度高韧性铜镍锡合金原料；所述铜镍锡合金原料以质量百分比计包括下述组分：
Ni 11～18％、优选为13～17％、进一步优选为14～16.5％；
Sn 1～10％、优选为3～9.5％、进一步优选为6～9％；
Zn 0.5～2％，进一步优选为1～2％。更进一步优选为1～1.25％。
O 大于0且小于等于2％、优选为0.001％～2％、进一步优选为0.05％～1％；
Cu 余量。
本发明一种直接用于3D打印的高强度高韧性铜镍锡合金原料；铜镍锡合金原料的粒度为5～200微米、优选为5～80微米。
本发明一种直接用于3D打印的高强度高韧性铜镍锡合金原料的制备方法，包括下述方案：
方案一
按设计的铜镍锡合金原料组分，分别配取铜源、镍源、锡源、锌源、氧源，然后将配取的铜源、镍源、锡源、锌源、氧源进行球磨，得到铜镍锡合金原料；
方案二
按设计的铜镍锡合金原料组分，分别配取铜源、镍源、锡源、锌源，然后将配取的铜源、镍源、锡源、锌源进行熔炼，熔炼后制粉得到铜镍锡合金原料；熔炼和熔炼后制粉时，控制熔液和粉料中的氧含量小于等于2％。
本发明一种直接用于3D打印的高强度高韧性铜镍锡合金原料的制备方法，所述铜源选自铜单质、铜合金中的至少一种。在工业化应用时，可以用商业纯铜粉作为铜源。
本发明一种直接用于3D打印的高强度高韧性铜镍锡合金原料的制备方法，所述镍源选自镍单质、镍合金中的至少一种。在工业化应用时，可以用商业镍粉作为镍源。
本发明一种直接用于3D打印的高强度高韧性铜镍锡合金原料的制备方法，所述锡源选自单质锡、锡合金中的至少一种。在工业化应用时，可以用商业锡粉作为锡源。
本发明一种直接用于3D打印的高强度高韧性铜镍锡合金原料的制备方法，所述锌源选自单质锌、锌合金中的至少一种。在工业化应用时，可以用商业锌粉作为锌源。
本发明一种直接用于3D打印的高强度高韧性铜镍锡合金原料的制备方法，可以通过在合金引入适量氧元素或者在球磨、熔炼、制粉时引入适量的氧元素作为氧源。
本发明一种直接用于3D打印的高强度高韧性铜镍锡合金原料的制备方法，方案一中，所述球磨的转速为10～300r/min、球磨时间为1～50小时、优选为10-24小时。利用机械合金化的方法获得成分均匀的铜镍锡合金原料粉末。
本发明一种直接用于3D打印的高强度高韧性铜镍锡合金原料的应用，所述3D打印为激光熔融3D打印或电子束熔融3D打印。
本发明一种直接用于3D打印的高强度高韧性铜镍锡合金原料的应用，所述电子束熔融3D打印的条件参数为：
粉末预热温度500～750℃、优选为550～700℃、进一步优选为600～660℃；
电子束束斑直径50～500微米、优选为50～200微米、进一步优选为80～150微米；
扫描电流1～10mA、优选为2～8mA、进一步优选为2～6mA、更进一步优先为3～4mA；
扫描速度0.5～1.5m/s、优选为0.8～1m/s；
单层铺粉厚度30～500微米，优选50～400微米，进一步优选为50～200微米。
本发明一种直接用于3D打印的高强度高韧性铜镍锡合金原料的应用，所述激光熔融3D打印的条件参数为：
激光束斑直径20～100微米、优选为20～80微米、进一步优选为20～50微米；
激光能量范围160～500W、优选为180～450W、进一步优选为180～400W；
扫描间距20～500微米、优选为50～300微米、进一步优选为80～200微米；
激光扫描速度0.4～1.5m/s、优选为0.4～0.8m/s、进一步优选为0.4～0.6m/s；
单层铺粉厚度20～80微米、优选为20～60微米、进一步优选为20～50微米。
本发明一种直接用于3D打印的高强度高韧性铜镍锡合金原料的应用，所制备的成品的强度为650～1000MPa、优选为700～800MPa、延伸率为10.5％～30％。
原理和优势
本发明所开发的铜镍锡合金原料可直接用于3D打印，通过3D打印出来的铜镍锡合金主要为面心立方的α相，可能含有少量亚稳ε相(体积分数<10％)。
本发明所开发的铜镍锡合金原料，能通过3D打印直接成型；避免了模具的使用，同时还能制备出结构复杂、精密的工业设备配件。由于其可以直接采用3D打印成型，这在很大程度上降低了工业配件的制造成本和生产周期。
本发明所开发的铜镍锡合金原料，通过3D打印直接成型所得材料的强度高，约为650～1000MPa、延伸率高，>5％。经优化后的技术方案，所得材料的强度大于等于700MPa、延伸率大于等于10.5％。
总之，本发明通过原料组分与制备工艺完美匹配，在各条件参数的协同作用下，得到了成本低、性能优越的铜镍锡合金。
附图说明
图1为实施例1所得产品的金相图；
图2为对比例1所得产品的金相图；
图3为对比例3所得产品的金相图。
从图1可以看出熔道清晰，边缘轮廓圆滑，仅有数个极其微小的细孔，说明组织均匀，性能稳定；
从图2可以看出熔道较清晰，存在有较大的孔隙
从图3可以看出熔道杂乱无章，边缘轮廓模糊不清，孔隙大且不规则，说明组织性能差。
具体实施方式：
实施例1
本实施例中商业铜粉的粒度范围为25～60微米、D50为45微米、商业镍粉的粒度范围为15～60微米、D50为35微米、商业锡粉的粒度范围为15～50微米、D50为40微米。商业锌粉的粒度范围为20～50微米，D50为35微米。
以商业铜粉、商业镍粉、商业锡粉和商业锌粉为原料，称重铜粉15.1kg、镍粉3.1kg、锡粉1.56kg、锌粉0.24kg，加入氧化锆球，在滚筒球磨机中以60rpm的转速球磨12小时，得到氧含量为0.5wt％粉体。然后将球磨好的粉体放置于华曙高科生产的选区激光熔融设备的供粉缸中，选用30微米直径的激光束斑、340W的激光能量、0.4m/s的扫描速度、100微米的扫描间距、30微米的单层铺粉层厚度，在氩气的保护气氛下激光沉积铜镍锡合金。激光加工完成之后，利用线切割设备将样品从基板上切割下来，并对样品进行喷砂处理和必要的打磨，从而获得所需的个性化铜镍锡合金构件。所述铜镍锡合金构件的强度为750MPa、延伸率为16.5％。
对比例1
其他条件均匀实施例1一致，不同之处在于：没有添加Zn粉；其所得产品的强度仅为650MPa、延伸率仅为13.7％。
对比例2
其他条件参数和实施例1完全一致，不同之处在于；激光熔融3D打印时，选用30微米直径的激光束斑、340W的激光能量、1.6m/s的扫描速度、100微米的扫描间距、30微米的单层铺粉层厚度，在氩气的保护气氛下激光沉积铜镍锡合金。所述铜镍锡合金构件的强度为406MPa、延伸率为5％。
对比例3
其他条件均匀实施例1一致，不同之处在于：Zn粉的添加量为0.48Kg、镍粉3.1kg、锡粉1.56kg、铜粉14.86kg；其所得产品的强度仅为600MPa、延伸率为14％。
实施例2
采用气雾化法制备合金粉末；过筛，取200目筛以上、325目筛以下的粉末作为3D打印的原料；所述合金粉末以质量百分比计包括由下述组分组成：Ni15％、Sn8％、Zn1％、O0.05％、余量为Cu。
取原料粉末20kg放置于西安塞隆生产的电子束熔融设备中。将粉末预热到650℃，选用100微米直径的电子束束斑、4mA的扫描电流、0.8m/s的扫描速度、100微米的单层铺粉层厚度，在10-4Pa的真空条件下沉积合金。最后利用线切割设备将样品从基板上切割下来，并对样品进行喷砂处理和必要的打磨，从而获得所需的铜镍锡合金构件。所述铜镍锡合金构件的强度为720MPa、延伸率为13.2％。
实施例3
本实施例中商业铜粉的粒度范围为50～110微米、D50为80微米，商业镍粉的粒度范围为15～80微米、D50为55微米，商业锡粉的粒度范围为15～90微米、D50为60微米，商业锌粉的粒度范围为30～90微米、D50为70微米。
以商业铜粉、商业镍粉、商业锡粉和商业锌粉为原料，称重铜粉15.1kg、镍粉3.1kg、锡粉1.56kg、锌粉0.24kg，加入氧化锆球，在滚筒球磨机中以70rpm的转速球磨10小时，得到氧含量为0.9wt％粉体。然后将球磨好的粉体放置于西安塞隆生产的电子束熔融设备中。将粉末预热到660℃，选用120微米直径的电子束束斑、3mA的扫描电流、1m/s的扫描速度、120微米的单层铺粉层厚度，在10-4Pa的真空条件下沉积合金。最后利用线切割设备将样品从基板上切割下来，并对样品进行喷砂处理和必要的打磨，从而获得所需的铜镍锡合金构件。所述铜镍锡合金构件的强度为700MPa、延伸率为10.5％。
Claims (1)
1.一种直接用于3D打印的高强度高韧性铜镍锡合金原料的应用，其特征在于：
以商业铜粉、商业镍粉、商业锡粉和商业锌粉为原料，称重铜粉15.1kg、镍粉3.1kg、锡粉1.56kg、锌粉 0.24kg，加入氧化锆球，在滚筒球磨机中以60rpm的转速球磨12小时，得到氧含量为0.5wt%粉体；然后将球磨好的粉体放置于选区激光熔融设备的供粉缸中，选用30微米直径的激光束斑、340W的激光能量、0.4m/s的扫描速度、100微米的扫描间距、30微米的单层铺粉层厚度，在氩气的保护气氛下激光沉积铜镍锡合金；激光加工完成之后，利用线切割设备将样品从基板上切割下来，并对样品进行喷砂处理，从而获得所需的个性化铜镍锡合金构件；所述铜镍锡合金构件的强度为750MPa、延伸率为16.5%；所述商业铜粉的粒度范围为25~60微米、D50为45微米，商业镍粉的粒度范围为15~60微米、D50为35微米，商业锡粉的粒度范围为15~50微米、D50为40微米，商业锌粉的粒度范围为20~50微米，D50为35微米；
或
采用气雾化法制备合金粉末；过筛，取200目筛以上、325目筛以下的粉末作为3D打印的原料；所述合金粉末以质量百分比计由下述组分组成：Ni 15%、Sn8%、Zn1%、O 0.05%、余量为Cu；
取原料粉末20kg放置于电子束熔融设备中，将粉末预热到650℃，选用100微米直径的电子束束斑、4mA的扫描电流、0.8m/s的扫描速度、100微米的单层铺粉层厚度，在10-4Pa的真空条件下沉积合金，最后利用线切割设备将样品从基板上切割下来，并对样品进行喷砂处理，从而获得所需的铜镍锡合金构件，所述铜镍锡合金构件的强度为720MPa、延伸率为13.2%；
或
以商业铜粉、商业镍粉、商业锡粉和商业锌粉为原料，称重铜粉15.1kg、镍粉3.1kg、锡粉1.56kg、锌粉 0.24kg，加入氧化锆球，在滚筒球磨机中以70rpm的转速球磨10小时，得到氧含量为0.9wt%粉体；然后将球磨好的粉体放置于电子束熔融设备中；将粉末预热到660℃，选用120微米直径的电子束束斑、3mA的扫描电流、1m/s的扫描速度、120微米的单层铺粉层厚度，在10-4Pa的真空条件下沉积合金，最后利用线切割设备将样品从基板上切割下来，并对样品进行喷砂处理，从而获得所需的铜镍锡合金构件；所述铜镍锡合金构件的强度为700MPa、延伸率为10.5%； 所述商业铜粉的粒度范围为50~110微米、D50为80微米，商业镍粉的粒度范围为15~80微米、D50为55微米，商业锡粉的粒度范围为15~90微米、D50为60微米，商业锌粉的粒度范围为30~90微米、D50为70微米。
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| 选区激光熔化成型过程的球化现象;吴伟辉等;《华南理工大学学报（自然科学版）》;20101005;第38卷(第5期);第112页左栏第2-3段，第113页左栏第2-4段，第114页右栏第2段 * |
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