CN109482876B - 一种钨合金复杂构件的激光成形方法 - Google Patents

一种钨合金复杂构件的激光成形方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种钨合金复杂构件的激光成形方法，包括以下步骤：首先，将非球形单质钨粉制备成球形钨粉；其次，将制得的球形钨粉与球形铁粉、球形镍粉按照一定比例进行均匀混合，形成混合粉末；然后，建立钨合金复杂构件的立体模型，并将建立的立体模型进行切片处理，得到多层二维剖面图形，将得到的二维剖面图形保存为STL文件，并将STL文件传送到激光成形设备；再将形成的混合粉末放入送粉器中，逐层进行送粉和激光成形操作，形成钨合金复杂构件并对其进行外形检测，完成产品加工。本发明以熔化的镍和铁作为连接介质，使较大粒径的钨粉均匀分散且紧密连接。消除了固相烧结中存在的孔洞和气孔，达到高于烧结态组织的致密度和强度。

Description

一种钨合金复杂构件的激光成形方法
技术领域
本发明属于金属材料制造技术领域，具体涉及一种钨合金复杂构件的激光成形方法。
背景技术
钨合金是以钨为基体，以镍、铜、铁等为粘结相构成的复合材料，具有密度高、强度高、延性好、韧性好、热膨胀系数小等一系列优异性能，广泛应用于航空航天、电子信息、能源、化工、冶金和核工业等领域。由于钨合金的熔点很高，常规冶炼方法很难制造，现在主要采用粉末冶金法、激光烧结法等方法制造。
CN200810137440.6专利申请公开了一种高比重钨合金材料及其制备方法，该技术文献记载了先用钨粉末、球形镍粉末、球形铁粉末和钴粉末制成混合粉末；然后冷压制成坯体，在烧结炉中进行烧结致密化；最后将坯料与润滑介质放入模具内进行挤压成型。CN201410535266.6专利申请公开了一种高比重钨合金材料及其制备方法，该技术文献记载了将通过球磨得到的改性钨粉和纳米晶镍铁固溶体混粉后，压制成坯料；对坯料进行液相烧结，进行致密化；将烧结坯料置于润滑介质中进行热静液挤压，并对热静液挤压后的烧结坯料进行热处理，制得高比重钨合金材料。
上述两种现有的制备方法为目前钨合金构件的主要制备方法，这两种制备方法都采用粉末冶金方法制备坯料，然后再分别通过挤压方式进一步提高致密度，区别在于前者为固相烧结而后者为液相烧结。这两种方法获得的钨合金材料致密度高强度高，但存在模具数量多、所需设备吨位大、脱模时间长、工序长及成本高的问题。
因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的一种钨合金复杂构件的激光成形方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种具有较高致密度和力学性能的钨合金的制备方法，具备短周期、低成本、高效率的优点。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种钨合金复杂构件的激光成形方法，所述激光成形方法包括以下步骤：
S1，制备球形钨粉；
S2，将步骤S1中制得的球形钨粉与球形铁粉、球形镍粉进行均匀混合，形成混合粉末；
S3，将设定的钨合金复杂构件的尺寸数据进行处理，并将处理得到的数据传送到激光成形设备中；
S4，将步骤S2中形成的混合粉末放入激光成形设备的送粉器中，启动激光成形设备，按照步骤S3的数据将所述混合粉末逐层进行激光成形，得钨合金复杂构件。
如上所述的一种钨合金复杂构件的激光成形方法，优选，所述步骤S1具体操作方法包括：
S11，采用气体等离子雾化法对非球形单质钨粉进行球化，制得球形钨粉，球形钨粉的粒径范围与非球形单质钨粉的粒度范围相同，使球形钨粉的球形度ψ0≥0.9。
如上所述的一种钨合金复杂构件的激光成形方法，优选，所述步骤S2具体包括以下步骤：
S21，选出直径为30～50μm的球形镍粉，选出直径为30～50μm的球形铁粉；
S22，将选出的球形镍粉和球形铁粉与步骤S1中制备好的球形钨粉按比例混合，放入混粉器进行均匀混合，制得混合粉末。
如上所述的一种钨合金复杂构件的激光成形方法，优选，所述步骤S3具体包括以下步骤：
S31，建立钨合金复杂构件的立体模型；
S32，将步骤S31中建立的立体模型进行切片处理，得到多层二维剖面图形，将得到的二维剖面图形保存为STL文件；
S33，将STL文件传送至激光成形设备。
如上所述的一种钨合金复杂构件的激光成形方法，优选，所述步骤S4具体包括以下步骤：
S41，在激光成形设备中设定激光扫描参数和送粉速度；
S42，将步骤S2中制得的混合粉末放入激光成形设备的送粉器中，并通入惰性气体进行保护；
S43，在惰性气体气氛中，从步骤S32中得到的多层二维剖面的最底层开始逐层进行激光成形；
S44，完成激光成形，扫去外围粉末，得到成形产品钨合金复杂构件。
如上所述的一种钨合金复杂构件的激光成形方法，优选，所述非球形单质钨粉的粒度为50～110μm；更优选为60-110μm。
如上所述的一种钨合金复杂构件的激光成形方法，优选，所述球形钨粉和球形镍粉、球形铁粉按质量比(80-95)：(3-12)：(3-12)进行混合。
如上所述的一种钨合金复杂构件的激光成形方法，优选，所述混粉器的转速为200～900rpm，混合时间为10～12h。
如上所述的一种钨合金复杂构件的激光成形方法，优选，所述S41步骤中，激光成形设备的激光扫描参数中，激光扫描速度为400～2000mm/min，激光功率为800～12000W。
如上所述的一种钨合金复杂构件的激光成形方法，优选，所述S41步骤中，激光成形设备的送粉速度为25～150g/min。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下优异效果：
(1)本发明采用球形粒径差异化的粉末均匀混合，实现了以钨粉为主要基体，球形镍粉和球形铁粉作为卫星粉的理想分布状况，为后续激光成形做好了组织准备。
(2)本发明采用特定的激光成形参数，使球形镍粉和球形铁粉充分熔化形成液体，相对于固相烧结和液相烧结方法，使得成形产品具有更高的致密度，从而获得更高的力学性能。
(3)本发明通过激光直接成形产品，相对于激光烧结法省去了传统的高温烧结工序，降低了生产成本；相对于粉末冶金法，省去了数量众多且昂贵的模具，不需要大吨位的挤压机或热等静热设备，显著降低成本，提高了经济效益。
(4)本发明提供的技术方案可适用于各类钨合金的制造加工。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
其中：
图1为本发明的实施例中球化前非球形单质钨粉SEM形貌；
图2为本发明的实施例中球化后的球形钨粉SEM形貌；
图3为本发明的实施例中钨粉、球形镍粉和球形铁粉的混合微观形貌；
图4为本发明的实施例中钨合金复杂构件的激光成形方法流程图；
图5为本发明的实施例1中钨合金复杂构件A的结构示意图；
图6为本发明的实施例2中钨合金复杂构件B的结构示意图。
图中：1、钨合金复杂构件A；2、钨合金复杂构件B。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
本发明所述粒度是指粉末的最大长度。
根据本发明的具体实施例，如图1至图6所示，本发明提供一种钨合金复杂构件的激光成形方法，激光成形方法包括以下步骤：
S1，制备球形钨粉；具体操作方法包括：
S11，采购非球形单质钨粉，采用气体等离子雾化法对非球形单质钨粉进行球化，制得球形钨粉，球形钨粉的粒径范围与非球形单质钨粉的粒度范围相同，使球形钨粉的球形度ψ0≥0.9。
优选地，所述非球形单质钨粉的粒度为50～110μm(比如55μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、105μm)；更优选为60-110μm。
S2，将制得的球形钨粉与球形铁粉、球形镍粉进行均匀混合；具体步骤如下：
S21，选出直径为30～50μm的球形镍粉，选出直径为30～50μm的球形铁粉；
S22，将制备好的球形钨粉和选出的球形镍粉、球形铁粉按质量比(80-95)：(3-12)：(3-12)(例如(81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94)：(4、5、6、7、8、9、10、11)：(4、5、6、7、8、9、10、11))进行混合，放入混粉器进行均匀混合，混粉器转速为200～900rpm(例如250rpm、300rpm、350rpm、400rpm、450rpm、500rpm、550rpm、600rpm、650rpm、700rpm、750rpm、800rpm、850rpm)，混合时间为10～12h(例如10.2h、10.5h、10.7h、11h、11.2h、11.5h、11.7h)，制得混合粉末；本发明采用高球形度的钨粉、球形镍粉和球形铁粉，具有高的流动性，可以保证在自然状态下，混粉器旋转足够时间均匀混合；同时钨粉(粒径较大)和球形镍粉(粒径较小)、球形铁粉(粒径较小)因其粒径的差异容易形成以钨粉为主要基体，球形镍粉和球形铁粉作为卫星粉的理想分布状况。优选地，球形钨粉粒度大于球形镍粉和球形铁粉的粒度。如果镍粉和铁粉的粒径过大，接近于钨粉的粒径时，不利于形成以钨粉为主要基体的卫星粉的分布状况，会导致生产出来的钨合金产品的致密度和强度的下降。同理，钨粉粒径接近或小于镍粉和铁粉的粒径时，也会出现类似状况。当钨粉的粒径远大于镍粉和铁粉的粒径时，会导致镍粉和铁粉不能很好地填充钨粉之间形成的空隙，使钨粉之间出现空隙，导致制备好的钨合金复杂构件出现致密度和强度下降的状况。
S3，将钨合金复杂构件的尺寸数据进行处理，并将处理得到的数据传送到激光成形设备；具体步骤如下：
S31，建立钨合金复杂构件的立体模型；
S32，将步骤S31中建立的立体模型切片进行处理，得到多层二维剖面图形，将得到的多层二维剖面图形保存为STL文件；
S33，将STL文件传送至激光成形设备；
S4，将混合粉末放入送粉器中，逐层进行激光成形；具体步骤如下：
S41，在激光成形设备中设定激光扫描参数和送粉速度；激光扫描参数中，激光扫描速度设定为400～2000mm/min(例如600mm/min、700mm/min、800mm/min、900mm/min、1000mm/min、1100mm/min、1200mm/min、1300mm/min、1400mm/min、1600mm/min、1700mm/min、1800mm/min、1900mm/min)，激光功率设定为800～12000W(例如1200W、2000W、3000W、4000W、5000W、6000W、7000W、8000W、9000W、10000W、11000W)；送粉速度为25～150g/min(例如30g/min、40g/min、50g/min、60g/min、70g/min、80g/min、90g/min、100g/min、110g/min、120g/min、130g/min、140g/min)；送粉速度过快会导致粉末熔化不足，从而导致加工出来的钨合金构件产品的致密度和强度下降；而送粉速度过慢，则会使组织过烧，使加工出来的钨合金构件产品晶粒粗大，造成其强度下降。本发明采用的激光扫描参数，能使球形镍粉和球形铁粉充分熔化，钨粉基本不熔化或局部微量熔化，以熔化的镍和铁作为连接介质，使较大粒径的钨粉均匀分散且紧密连接。通过高功率高温度激光扫描，使球形镍粉和球形铁粉完全熔化成为液态，消除了固相烧结中存在的孔洞和气孔，在随后的快速冷却过程中形成致密组织，达到高于烧结态组织的致密度和强度。
S42，将步骤S2中制得的混合粉末放入激光成形设备的送粉器中，通入惰性气体气氛进行保护；
优选地，惰性气体气氛为氩气。
S43，在惰性气体气氛中，从步骤S32中得到的多层二维剖面的最底层开始逐层进行激光成形；送入第一层混合粉末，根据钨合金复杂构件的立体模型在该层的二维剖面图数据进行激光成形，待该层成形完成后，在此基础上送入第二层混合粉末，根据钨合金复杂构件的立体模型在该层的二维剖面数据进行激光成形，……，依照以上方法，逐层进行激光成形；
S44，完成激光成形，扫去外围粉末，得到成形钨合金复杂构件产品；
S5，进行产品外形检测，完成产品加工。
实施例1
制备一种钨合金复杂构件A1，如图5所示，该钨合金复杂构件A1的外径为380mm，壁厚为5mm，具体步骤如下所示：
S1，制备球形钨粉；
准备粒度为60～110μm的非球形单质钨粉约11Kg，采用气体等离子雾化法对非球形单质钨粉进行球化，制得球形钨粉约10Kg，其粒径范围为60～110μm，球形度ψ0≥0.9。
S2，将球形钨粉与球形铁粉、球形镍粉进行均匀混合；
准备直径为30～50μm的球形镍粉600g，直径为30～50μm的球形铁粉300g，两种粉末球形度ψ0≥0.9；
将制备好的球形钨粉和选购的球形镍粉、球形铁粉按质量比93：4.9：2.1进行混合，放入混粉器进行均匀混合，混粉器转速300rpm，混合时间12h，制得混合粉末。
S3，将钨合金复杂构件A1的尺寸数据进行处理，并将处理得到的数据传送到激光成形设备；
S31，如图5所示，建立钨合金复杂构件A1的立体模型；
S32，将建立的立体模型切片进行处理，得到多层二维剖面图数据，将得到的多层二维剖面图数据保存为STL文件；
S33，将保存的STL文件传送至激光成形设备；
S4，将混合粉末放入送粉器中，逐层进行激光成形；
S41，在激光成形设备中设定激光扫描参数和送粉速度；激光扫描参数中，激光扫描速度设定为600mm/min，激光功率设定为1600W；送粉速度为30g/min；
S42，将混合粉末放入送粉器中，通入氩气进行保护；
S43，在氩气气氛中，从步骤S32中得到的多层二维剖面的最底层开始逐层进行激光成形；送入第一层混合粉末，根据钨合金复杂构件的立体模型在该层的二维剖面图数据进行激光成形，待该层成形完成后，在第一层的基础上送入第二层混合粉末，根据钨合金复杂构件的立体模型在该层的二维剖面数据进行激光成形，……，依照以上方法，逐层进行激光成形；最终完成钨合金复杂构件A1的激光成形，得到成形产品。
S5，对制得的钨合金复杂构件A1进行产品外形检测，完成产品加工。
经过检测，钨合金复杂构件A1的致密度为98.5％，室温强度(即抗拉强度)980Mpa，满足设计要求。
实施例2
制备一种钨合金复杂构件B2，如图6所示，该钨合金复杂构件B2的底面投影尺寸180*220mm，高度60mm，壁厚为5mm，具体步骤如下所示：
S1，制备球形钨粉；
准备粒度为60～110μm的非球形单质钨粉约6Kg，采用气体等离子雾化法对非球形单质钨粉进行球化，制得球形钨粉约5Kg，其粒径范围为50～110μm，球形度ψ0≥0.9。
S2，将球形钨粉与球形铁粉、球形镍粉进行均匀混合；
准备直径为30～50μm的球形镍粉264g，直径为30～50μm的球形铁粉113g，两种粉末球形度ψ0≥0.9；
将制备好的球形钨粉和选购的球形镍粉、球形铁粉按质量比93：4.9：2.1进行混合，放入混粉器进行均匀混合，混粉器转速200rpm，混合时间10h，制得混合粉末。
S3，将钨合金复杂构件B2的尺寸数据进行处理，并将处理得到的数据传送到激光成形设备；
S31，如图6所示，建立钨合金复杂构件B2的立体模型；
S32，将建立的立体模型切片进行处理，得到多层二维剖面图数据，将得到的多层二维剖面图数据保存为STL文件；
S33，将保存的STL文件传送至激光成形设备；
S4，将混合粉末放入送粉器中，逐层进行激光成形；
S41，在激光成形设备中设定激光扫描参数和送粉速度；激光扫描参数中，激光扫描速度设定为600mm/min，激光功率设定为1400W；送粉速度为25g/min；
S42，将混合粉末放入送粉器中，通入氩气进行保护；
S43，在氩气气氛中，从步骤S32中得到的多层二维剖面的最底层开始逐层进行激光成形；送入第一层混合粉末，根据钨合金复杂构件的立体模型在该层的二维剖面图数据进行激光成形，待该层成形完成后，在第一层的基础上送入第二层混合粉末，根据钨合金复杂构件的立体模型在该层的二维剖面数据进行激光成形，……，依照以上方法，逐层进行激光成形；最终完成钨合金复杂构件B2的激光成形，得到成形产品。
S5，对制得的钨合金复杂构件B2进行产品外形检测，完成产品加工。
经过检测，钨合金复杂构件B2的致密度为99.0％，室温强度为1020MPa，满足设计要求。
实施例3
制备一种钨合金复杂构件B2，如图6所示，该钨合金复杂构件B2的底面投影尺寸180*220mm，高度60mm，壁厚为5mm，具体步骤如下所示：
S1，制备球形钨粉；
准备粒度为60～110μm的非球形单质钨粉约6Kg，采用气体等离子雾化法对非球形单质钨粉进行球化，制得球形钨粉约5Kg，其粒径范围为60～110μm，球形度ψ0≥0.9。
S2，将球形钨粉与球形铁粉、球形镍粉进行均匀混合；
准备直径为30～50μm的球形镍粉750g，直径为30～50μm的球形铁粉500g，两种粉末球形度ψ0≥0.9；
将制备好的球形钨粉和选购的球形镍粉、球形铁粉按质量比80：12：8进行混合，放入混粉器进行均匀混合，混粉器转速550rpm，混合时间12h，制得混合粉末。
S3，将钨合金复杂构件B2的尺寸数据进行处理，并将处理得到的数据传送到激光成形设备；
S31，建立钨合金复杂构件B2的立体模型；
S32，将建立的立体模型切片进行处理，得到多层二维剖面图数据，将得到的多层二维剖面图数据保存为STL文件；
S33，将保存的STL文件传送至激光成形设备；
S4，将混合粉末放入送粉器中，逐层进行激光成形；
S41，在激光成形设备中设定激光扫描参数和送粉速度；激光扫描参数中，激光扫描速度设定为950mm/min，激光功率设定为5700W；送粉速度为75g/min；
S42，将混合粉末放入送粉器中，通入氩气进行保护；
S43，在氩气气氛中，从步骤S32中得到的多层二维剖面的最底层开始逐层进行激光成形；送入第一层混合粉末，根据钨合金复杂构件的立体模型在该层的二维剖面图数据进行激光成形，待该层成形完成后，在第一层的基础上送入第二层混合粉末，根据钨合金复杂构件的立体模型在该层的二维剖面数据进行激光成形，……，依照以上方法，逐层进行激光成形；最终完成钨合金复杂构件B2的激光成形，得到成形产品。
S5，对制得的钨合金复杂构件B2进行产品外形检测，完成产品加工。
经过检测，钨合金复杂构件B2的致密度为98.7％，室温强度为1050MPa，满足设计要求。
实施例4
制备一种钨合金复杂构件B2，如图6所示，该钨合金复杂构件B2的底面投影尺寸180*220mm，高度60mm，壁厚为5mm，具体步骤如下所示：
S1，制备球形钨粉；
准备粒度为60～110μm的非球形单质钨粉约6Kg，采用气体等离子雾化法对非球形单质钨粉进行球化，制得球形钨粉约5Kg，其粒径范围为60～110μm，球形度ψ0≥0.9。
S2，将球形钨粉与球形铁粉、球形镍粉进行均匀混合；
准备直径为30～50μm的球形镍粉335g，直径为30～50μm的球形铁粉225g，两种粉末球形度ψ0≥0.9；
将制备好的球形钨粉和选购的球形镍粉、球形铁粉按质量比90：6：4进行混合，放入混粉器进行均匀混合，混粉器转速700rpm，混合时间10h，制得混合粉末。
S3，将钨合金复杂构件B2的尺寸数据进行处理，并将处理得到的数据传送到激光成形设备；
S31，建立钨合金复杂构件B2的立体模型；
S32，将建立的立体模型切片进行处理，得到多层二维剖面图数据，将得到的多层二维剖面图数据保存为STL文件；
S33，将保存的STL文件传送至激光成形设备；
S4，将混合粉末放入送粉器中，逐层进行激光成形；
S41，在激光成形设备中设定激光扫描参数和送粉速度；激光扫描参数中，激光扫描速度设定为1500mm/min，激光功率设定为7500W；送粉速度为100g/min；
S42，将混合粉末放入送粉器中，通入氩气进行保护；
S43，在氩气气氛中，从步骤S32中得到的多层二维剖面的最底层开始逐层进行激光成形；送入第一层混合粉末，根据钨合金复杂构件的立体模型在该层的二维剖面图数据进行激光成形，待该层成形完成后，在第一层的基础上送入第二层混合粉末，根据钨合金复杂构件的立体模型在该层的二维剖面数据进行激光成形，……，依照以上方法，逐层进行激光成形；最终完成钨合金复杂构件B2的激光成形，得到成形产品。
S5，对制得的钨合金复杂构件B2进行产品外形检测，完成产品加工。
经过检测，钨合金复杂构件B2的致密度为99.2％，室温强度为980MPa，满足设计要求。
实施例5
制备一种钨合金复杂构件B2，如图6所示，该钨合金复杂构件B2的底面投影尺寸180*220mm，高度60mm，壁厚为5mm，具体步骤如下所示：
S1，制备球形钨粉；
准备粒度为60～110μm的非球形单质钨粉约6Kg，采用气体等离子雾化法对非球形单质钨粉进行球化，制得球形钨粉约5Kg，其粒径范围为60～110μm，球形度ψ0≥0.9。
S2，将球形钨粉与球形铁粉、球形镍粉进行均匀混合；
准备直径为30～50μm的球形镍粉230g，直径为30～50μm的球形铁粉118g，两种粉末球形度ψ0≥0.9；
将制备好的球形钨粉和选购的球形镍粉、球形铁粉按质量比93.5：4.3：2.2进行混合，放入混粉器进行均匀混合，混粉器转速850rpm，混合时间11.5h，制得混合粉末。
S3，将钨合金复杂构件B2的尺寸数据进行处理，并将处理得到的数据传送到激光成形设备；
S31，建立钨合金复杂构件B2的立体模型；
S32，将建立的立体模型切片进行处理，得到多层二维剖面图数据，将得到的多层二维剖面图数据保存为STL文件；
S33，将保存的STL文件传送至激光成形设备；
S4，将混合粉末放入送粉器中，逐层进行激光成形；
S41，在激光成形设备中设定激光扫描参数和送粉速度；激光扫描参数中，激光扫描速度设定为1700mm/min，激光功率设定为9500W；送粉速度为125g/min；
S42，将混合粉末放入送粉器中，通入氩气进行保护；
S43，在氩气气氛中，从步骤S32中得到的多层二维剖面的最底层开始逐层进行激光成形；送入第一层混合粉末，根据钨合金复杂构件的立体模型在该层的二维剖面图数据进行激光成形，待该层成形完成后，在第一层的基础上送入第二层混合粉末，根据钨合金复杂构件的立体模型在该层的二维剖面数据进行激光成形，……，依照以上方法，逐层进行激光成形；最终完成钨合金复杂构件B2的激光成形，得到成形产品。
S5，对制得的钨合金复杂构件B2进行产品外形检测，完成产品加工。
经过检测，钨合金复杂构件B2的致密度为99.3％，室温强度为1100MPa，满足设计要求。
实施例6
制备一种钨合金复杂构件B2，如图6所示，该钨合金复杂构件B2的底面投影尺寸180*220mm，高度60mm，壁厚为5mm，具体步骤如下所示：
S1，制备球形钨粉；
准备粒度为60～110μm的非球形单质钨粉约6Kg，采用气体等离子雾化法对非球形单质钨粉进行球化，制得球形钨粉约5Kg，其粒径范围为60～110μm，球形度ψ0≥0.9。
S2，将球形钨粉与球形铁粉、球形镍粉进行均匀混合；
准备直径为30～50μm的球形镍粉220g，直径为30～50μm的球形铁粉110g，两种粉末球形度ψ0≥0.9；
将制备好的球形钨粉和选购的球形镍粉、球形铁粉按质量比94：4：2进行混合，放入混粉器进行均匀混合，混粉器转速900rpm，混合时间12h，制得混合粉末。
S3，将钨合金复杂构件B2的尺寸数据进行处理，并将处理得到的数据传送到激光成形设备；
S31，建立钨合金复杂构件B2的立体模型；
S32，将建立的立体模型切片进行处理，得到多层二维剖面图数据，将得到的多层二维剖面图数据保存为STL文件；
S33，将保存的STL文件传送至激光成形设备；
S4，将混合粉末放入送粉器中，逐层进行激光成形；
S41，在激光成形设备中设定激光扫描参数和送粉速度；激光扫描参数中，激光扫描速度设定为2000mm/min，激光功率设定为12000W；送粉速度为150g/min；
S42，将混合粉末放入送粉器中，通入氩气进行保护；
S43，在氩气气氛中，从步骤S32中得到的多层二维剖面的最底层开始逐层进行激光成形；送入第一层混合粉末，根据钨合金复杂构件的立体模型在该层的二维剖面图数据进行激光成形，待该层成形完成后，在第一层的基础上送入第二层混合粉末，根据钨合金复杂构件的立体模型在该层的二维剖面数据进行激光成形，……，依照以上方法，逐层进行激光成形；最终完成钨合金复杂构件B2的激光成形，得到成形产品。
S5，对制得的钨合金复杂构件B2进行产品外形检测，完成产品加工。
经过检测，钨合金复杂构件B2的致密度为98.9％，室温强度为985MPa，满足设计要求。
对比例1
制备一种钨合金复杂构件A1，如图5所示，该钨合金复杂构件A1的外径为380mm，壁厚为5mm，本对比例中采用球形度较差的钨粉，钨粉的球形度0.6≤ψ0≤0.9，其他方法步骤与实施例1相同，本对比例在此不在赘述。最后制备的钨合金复杂构件A1的产品致密度为92％，室温强度仅为670MPa。
对比例2
制备一种钨合金复杂构件B2，如图6所示，该钨合金复杂构件B2的底面投影尺寸180*220mm，高度60mm，壁厚为5mm，本对比例中采用的激光功率为600W，其他方法步骤与实施例2相同，本对比例在此不在赘述。最后制备的钨合金复杂构件B2的产品致密度为89％，室温强度仅为530MPa。
综上所述，本发明采用球形粒径差异化的粉末均匀混合，实现了以钨粉为主要基体，球形镍粉和球形铁粉作为卫星粉的理想分布状况，为后续激光成形做好了组织准备；通过高功率高温度激光扫描，使材料完全熔化成为液态，消除了固相烧结中存在的孔洞和气孔，在随后的快速冷却过程中形成致密组织，达到高于烧结态组织的致密度和强度。通过激光直接成形产品，相对于激光烧结法省去了传统的高温烧结工序，降低了生产成本；相对于粉末冶金法，省去了数量众多且昂贵的模具，不需要大吨位的挤压机或热等静热设备，显著降低成本，提高了经济效益；生产范围比较广，适用于各类钨合金的制造加工，对钨合金等难熔金属复杂构件的生产具有重要的意义。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种钨合金复杂构件的激光成形方法，其特征在于，所述激光成形方法包括以下步骤：
S1，制备球形钨粉；
所述步骤S1具体操作方法包括：
S11，采用气体等离子雾化法对非球形单质钨粉进行球化，制得球形钨粉，球形钨粉的粒径范围与非球形单质钨粉的粒度范围相同，使球形钨粉的球形度ψ0≥0.9；
所述非球形单质钨粉的粒度为60～110μm；
S2，将步骤S1中制得的球形钨粉与球形铁粉、球形镍粉进行均匀混合，形成混合粉末；
所述步骤S2具体包括以下步骤：
S21，选出直径为30～50μm的球形镍粉，选出直径为30～50μm的球形铁粉；
S22，将选出的球形镍粉和球形铁粉与步骤S1中制备好的球形钨粉按比例混合，放入混粉器进行均匀混合，制得混合粉末；
所述球形钨粉和球形镍粉、球形铁粉按质量比(86-95)：(3-12)：(3-12)进行混合；
S3，将设定的钨合金复杂构件的尺寸数据进行处理，并将处理得到的数据传送到激光成形设备中；
所述步骤S3具体包括以下步骤：
S31，建立钨合金复杂构件的立体模型；
S32，将步骤S31中建立的立体模型进行切片处理，得到多层二维剖面图形，将得到的二维剖面图形保存为STL文件；
S33，将STL文件传送至激光成形设备；
S4，将步骤S2中形成的混合粉末放入激光成形设备的送粉器中，启动激光成形设备，按照步骤S3的数据将所述混合粉末逐层进行激光成形，得钨合金复杂构件；
所述步骤S4具体包括以下步骤：
S41，在激光成形设备中设定激光扫描参数和送粉速度；
所述S41步骤中，激光成形设备的激光扫描参数中，激光扫描速度为1100～2000mm/min，激光功率为3000～12000W；
所述S41步骤中，激光成形设备的送粉速度为25～150g/min；
S42，将步骤S2中制得的混合粉末放入激光成形设备的送粉器中，并通入惰性气体进行保护；
S43，在惰性气体气氛中，从步骤S32中得到的多层二维剖面的最底层开始逐层进行激光成形；
S44，完成激光成形，扫去外围粉末，得到成形产品钨合金复杂构件。
2.如权利要求1所述的一种钨合金复杂构件的激光成形方法，其特征在于，所述混粉器的转速为200～900rpm，混合时间为10～12h。
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