CN1970504A - 金属/陶瓷激光烧结制件的热等静压处理方法 - Google Patents
金属/陶瓷激光烧结制件的热等静压处理方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1970504A CN1970504A CN 200610125223 CN200610125223A CN1970504A CN 1970504 A CN1970504 A CN 1970504A CN 200610125223 CN200610125223 CN 200610125223 CN 200610125223 A CN200610125223 A CN 200610125223A CN 1970504 A CN1970504 A CN 1970504A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- product
- isostatic pressing
- jacket
- hot isostatic
- sintering
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
本发明公开了一种金属/陶瓷激光烧结制件的热等静压处理方法。先SLS制件进行脱脂和高温烧结处理；再对高温烧结的制件包套，并将包套后的制件放入热等静压炉，抽真空，设定成形温度为0.5－0.7Tm，其中，Tm为粉末的熔点，成形压力为100－200MPa，进行加热加压处理；最后对近净成形得到的零件进行机加工，使零件几何尺寸和形状符合要求。本发明将快速成形技术中的选择性激光烧结(SLS)技术与热等静压(HIP)技术结合起来，可以成形复杂形状结构、高性能的制件。
Description
技术领域
本发明属于快速成形技术领域，具体为一种金属/陶瓷激光烧结制件的热等静压处理方法。
背景技术
选择性激光烧结(SLS)技术是近年来发展非常迅速的一种快速成形技术，它采用激光有选择地分层烧结固体粉末，并使烧结成形的固化层叠加，生成所需形状的制件，可以成形金属、陶瓷、高分子材料等多种粉末材料。SLS技术具有加工周期短、可以成形复杂形状结构的制件、材料利用率高(可达100％)、成本低等优点。利用SLS技术成形金属/陶瓷制件时，由于金属/陶瓷制件的熔点很高，需加入一定量的熔点较低的高分子粉末材料作为粘结剂，得到的SLS原型件通过后处理(包括脱脂和高温烧结)除去粘结剂，并使金属/陶瓷颗粒之间建立连接。经后处理，原型件的密度大大提高，并具有一定的机械性能，但总体来说内部还有很多孔隙，机械性能还不能完全达到使用要求，必须把这种多孔的制件致密化，提高其机械性能。
热等静压(HIP)一直是开发高性能金属/陶瓷及其复合材料致密制品的重要手段之一，它包括有包套热等静压(HIP)和无包套热等静压(HIP)。有包套HIP是将粉末填装在组装好的包套内，经真空抽气密封后放入热等静压炉进行热等静压，该方法需要制作专门的包套，存在不易找到合适的包套材料、装料后包套容易变形、工艺繁琐、工艺周期长、费用高、生产效率低等缺点。无包套HIP是将烧结至一定密度后的制品，在HIP工艺参数下压制，以提高制品密度和物理、机械性能的工艺方法，优点是消除了选择包套加工的困难和节省其加工费用，生产效率较有包套的高50％～90％。经过热等静压处理后，可以获得百分之百密度的固态制件，只需经少量简单的机加工就可使用，整个过程几乎不存在任何废料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种金属/陶瓷激光烧结制件的热等静压处理方法，该方法工艺过程简单易行、低耗高效。
本发明提供的金属/陶瓷激光烧结制件的热等静压处理方法，其步骤为：
(1)对待处理的金属/陶瓷激光烧结制件进行脱脂处理，除去制件中的粘结剂；
(2)对已脱脂的制件进行高温烧结；
(3)对高温烧结的制件包套；
(4)将包套后的制件放入热等静压炉，抽真空，设定成形温度为0.5-0.7Tm，其中，Tm为粉末的熔点，成形压力为100-200MPa，进行加热加压处理；
(5)对近净成形得到的零件进行机加工，使零件几何尺寸和形状符合要求。
本发明将选择性激光烧结(SLS)技术与热等静压(HIP)结合起来，充分利用它们各自特有的优点：用SLS技术烧结金属/陶瓷粉末成形原型件，对经后处理的SLS制件进行热等静压，即可获得高性能的金属/陶瓷制件。具体而言，本发明具备以下优点：
(1)采用SLS技术，可以成形复杂形状结构的制件。
(2)因经后处理的SLS制件已经具有一定的密度和强度，热等静压(HIP)的生产效率明显提高，可提高50％～90％。
(3)因热等静压(HIP)过程采用形状简单的包套或无需包套，免去了设计包套带来的偏差。
附图说明
图1为本发明金属/陶瓷制件的激光烧结与热等静压复合制造方法的工艺流程图，其中，图1(a)为激光扫描切片处粉末；图1(b)为激光选择性烧结成形的制件；图1(c)为经后处理的制件；图1(d)为热等静压；图1(e)为最终制件。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明的具体过程作进一步详细的阐述：
(1)将SLS原型件放入真空脱脂炉中除去制件中的粘结剂。
(2)将已脱脂的SLS制件转移到真空烧结炉进行高温烧结，提高制件的致密度和强度。
(3)对高温烧结的制件包套，包套的制作有如下两种方式：
(a)选择熔点低于2000℃的自熔喷涂合金粉末材料，对经后处理的SLS制件进行表面喷涂，涂层厚度0.4mm-0.6mm。将喷涂后的制件转移到真空烧结炉，将制件内部抽成真空后进行烧结，烧结的目的是使喷涂层熔化后在制件表面形成致密的保护层，在热等静压中起包套的作用。
(b)将制件套入耐热不锈钢材料制作的密封容器内。通常包套的形状为简单的圆筒或椭圆筒，其截面尺寸和高度略大于制件的最大截面尺寸和高度，以节省制作成本。
(4)将包套后的制件放入热等静压炉，抽真空，设定成形温度为0.5-0.7Tm，其中，Tm为粉末的熔点，成形压力为100-200MPa，进行加热加压处理。
(5)对近净成形得到的零件进行机加工，使零件几何尺寸和形状完全满足要求。
金属/陶瓷激光烧结制件的制备可以采用现有技术，可以采用下述处理步骤进行：
(1)采用三维造型软件设计出零件CAD三维模型，然后由切片软件处理后保存为STL文件，将STL文件的数据信息输送到SLS快速成形系统。
(2)送粉机构在工作平台上平铺一层约为0.02-0.2mm厚度的待加工粉末，粉末粒径为10-60μm。
(3)采用激光功率大于等于50W的半导体泵浦YAG激光器、光纤激光器或CO2激光器，激光光斑为10-250μm，扫描间距为0.04-0.2mm，扫描速度为500-3000mm/s，对位于该层切片的粉末进行扫描烧结。
(4)重复上述步骤(2)-(3)，直至制成所需形状的SLS原型件。
本发明的实质是将现有技术中的选择性激光烧结(SLS)技术与热等静压(HIP)技术结合起来，这种复合工艺可以成形复杂形状结构、高性能的零件，同时热等静压时包套形状简单或无需包套，免去了设计包套所带来的偏差。
实例1
(1)首先根据SLM制件经过热等静压后可能出现的变形情况，利用三维造型软件(如UG、Pro/E等)设计出零件热等静压前的CAD三维模型，然后由切片软件处理后保存为STL文件，将STL文件的数据信息输送到SLM快速成形系统。
(2)送粉机构在工作平台上平铺一层约为0.1mm厚的已添加粘结剂的不锈钢粉末(粒径约为20μm)，粘结剂为环氧树脂，含量约4％。
(3)采用激光功率大于等于50W的半导体泵浦YAG激光器或光纤激光器，激光光斑为30μm，扫描速度为2000mm/s，扫描间距为0.1mm，对位于该层切片粉末进行扫描。
(4)重复上述步骤(2)-(3)，直至制成一个整体的、形状符合需求的SLS制件。
(5)将SLS制件转移到真空脱脂炉，抽真空，设定脱脂工艺路线为：在室温下经1小时升温至200℃，1.5小时升温至400℃，2.5小时升温至460℃，2小时升温至750℃，1小时升温至950℃，保温半小时后随炉冷却至室温，出炉。
(6)将SLS制件转移到真空烧结炉，抽真空，设定工艺路线为：室温下经1小时升温至1100℃，保温3小时，然后半小时升温至1200℃，保温2小时，冷却到室温出炉。
(7)对SLS制件进行表面喷涂，喷涂材料为Ni60A合金材料粉末，涂层厚0.4mm-0.6mm。将喷涂后的SLS制件转移到真空烧结炉，抽真空，设定工艺路线为：室温下经1小时升温1050℃，保温半小时，冷却到室温出炉。
(8)将SLS制件直接放入热等静压炉，抽空并洗炉，采用同时升温和加压，升温速度为10℃/min，升压速度为11MPa/min，设定成形温度为1125℃，成形压力为120MPa，保温、保压时间为210min-240min，在温度和压力同时作用下，SLS制件内部达到完全致密，最后得到力学性能满足要求的完全致密的，且几何尺寸和形状基本符合要求的零件。
(9)最后，对近净成形得到的零件进行机加工，使零件几何尺寸和形状完全满足要求。
实例2
(1)首先根据SLM制件经过热等静压后可能出现的变形情况，利用三维造型软件(如UG、Pro/E等)设计出零件热等静压前的CAD三维模型，然后由切片软件处理后保存为STL文件，将STL文件的数据信息输送到SLM快速成形系统。
(2)送粉机构在工作平台上平铺一层约为0.1mm厚的已添加粘结剂的陶瓷粉末(主要成分为氧化铝，粒径约为80μm)，粘结剂为环氧树脂，含量约5％。
(3)采用激光功率大于等于50W的半导体泵浦YAG激光器或光纤激光器，激光光斑约为30μm，扫描速度约为2000mm/s，扫描间距约为0.1mm，对位于该层切片粉末进行扫描。
(4)重复上述步骤(2)-(3)，直至制成一个整体的、形状符合需求的SLS制件。
(5)将SLS制件转移到真空炉，抽真空，进行脱脂和高温烧结处理。设定脱脂工艺路线为：在室温下经1小时升温至200℃，1小时升温至450℃，1小时升温至550℃，3小时升温至1400℃，保温6小时后随炉冷却至室温，出炉。
(6)将SLS制件转移入包套(包套呈圆筒状，由耐热不锈钢材料制成，其截面尺寸和高度略大于SLS制件的最大截面尺寸和高度)，封装，抽真空后放入热等静压炉，抽空并洗炉，采用同时升温和加压，升温速度约为10℃/min，升压速度约为11MPa/min，设定成形温度约为1125℃，成形压力约为120MPa，保温、保压时间为225min左右，在温度和压力同时作用下，SLS制件内部达到完全致密，最后得到力学性能满足要求的完全致密的，且几何尺寸和形状基本符合要求的零件。
(7)最后，对近净成形得到的零件进行机加工，使零件几何尺寸和形状完全满足要求。
Claims (3)
1、一种金属/陶瓷激光烧结制件的热等静压处理方法，其步骤包括：
(1)对待处理的金属/陶瓷激光烧结制件进行脱脂处理，除去制件中的粘结剂；
(2)对已脱脂的制件进行高温烧结；
(3)对高温烧结的制件包套；
(4)将包套后的制件放入热等静压炉，抽真空，设定成形温度为0.5-0.7Tm，其中，Tm为粉末的熔点，成形压力为100-200MPa，进行加热加压处理；
(5)对近净成形得到的零件进行机加工，使零件几何尺寸和形状符合要求。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(3)采用下述方式进行包套：采用熔点低于2000℃的自熔喷涂合金粉末材料，对经后处理的制件进行表面喷涂，涂层厚度0.4mm-0.6mm，将喷涂后的制件进行真空烧结。
3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(3)采用下述方式进行包套：将制件套入耐热不锈钢材料制作的密封容器内。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 200610125223 CN1970504A (zh) | 2006-12-01 | 2006-12-01 | 金属/陶瓷激光烧结制件的热等静压处理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 200610125223 CN1970504A (zh) | 2006-12-01 | 2006-12-01 | 金属/陶瓷激光烧结制件的热等静压处理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1970504A true CN1970504A (zh) | 2007-05-30 |
Family
ID=38111555
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 200610125223 Pending CN1970504A (zh) | 2006-12-01 | 2006-12-01 | 金属/陶瓷激光烧结制件的热等静压处理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1970504A (zh) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102387881A (zh) * | 2009-04-02 | 2012-03-21 | 山特维克知识产权股份有限公司 | 用于制造基于粉末的制品的方法 |
| EP2551040A1 (en) * | 2011-07-25 | 2013-01-30 | EADS Deutschland GmbH | Method of manufacturing a component by hot isostatic pressing |
| CN104608541A (zh) * | 2015-01-15 | 2015-05-13 | 东莞信柏结构陶瓷有限公司 | 氧化锆陶瓷表面处理方法 |
| CN104625629A (zh) * | 2014-12-23 | 2015-05-20 | 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 | 一种钛铝合金整体叶盘及其制备方法 |
| CN105170978A (zh) * | 2015-09-11 | 2015-12-23 | 华中科技大学 | 连接界面具有梯度渐变结构的同质包套热等静压成形方法 |
| CN105390224A (zh) * | 2014-08-28 | 2016-03-09 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 制备具有减少的重稀土金属的Nd-Fe-B磁性材料的方法 |
| CN105665706A (zh) * | 2016-03-22 | 2016-06-15 | 西安铂力特激光成形技术有限公司 | 一种金属材料制件的制备方法 |
| CN106513685A (zh) * | 2016-11-10 | 2017-03-22 | 华中科技大学 | 一种粉末近熔融态热等静压净成形方法 |
| WO2019126324A3 (en) * | 2017-12-21 | 2019-07-18 | Braskem America, Inc. | Additive manufacturing pressure device, process and obtained parts thereof |
-
2006
- 2006-12-01 CN CN 200610125223 patent/CN1970504A/zh active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102387881B (zh) * | 2009-04-02 | 2015-07-01 | 山特维克知识产权股份有限公司 | 用于制造基于粉末的制品的方法 |
| CN102387881A (zh) * | 2009-04-02 | 2012-03-21 | 山特维克知识产权股份有限公司 | 用于制造基于粉末的制品的方法 |
| EP2551040A1 (en) * | 2011-07-25 | 2013-01-30 | EADS Deutschland GmbH | Method of manufacturing a component by hot isostatic pressing |
| WO2013013814A3 (en) * | 2011-07-25 | 2013-03-28 | Eads Deutschland Gmbh | Method of manufacturing a component by hot isostatic pressing |
| CN105390224A (zh) * | 2014-08-28 | 2016-03-09 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 制备具有减少的重稀土金属的Nd-Fe-B磁性材料的方法 |
| CN104625629A (zh) * | 2014-12-23 | 2015-05-20 | 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 | 一种钛铝合金整体叶盘及其制备方法 |
| CN104608541B (zh) * | 2015-01-15 | 2018-06-08 | 东莞信柏结构陶瓷股份有限公司 | 氧化锆陶瓷表面处理方法 |
| CN104608541A (zh) * | 2015-01-15 | 2015-05-13 | 东莞信柏结构陶瓷有限公司 | 氧化锆陶瓷表面处理方法 |
| CN105170978A (zh) * | 2015-09-11 | 2015-12-23 | 华中科技大学 | 连接界面具有梯度渐变结构的同质包套热等静压成形方法 |
| CN105170978B (zh) * | 2015-09-11 | 2017-07-28 | 华中科技大学 | 连接界面具有梯度渐变结构的同质包套热等静压成形方法 |
| CN105665706A (zh) * | 2016-03-22 | 2016-06-15 | 西安铂力特激光成形技术有限公司 | 一种金属材料制件的制备方法 |
| CN106513685A (zh) * | 2016-11-10 | 2017-03-22 | 华中科技大学 | 一种粉末近熔融态热等静压净成形方法 |
| CN106513685B (zh) * | 2016-11-10 | 2019-09-20 | 华中科技大学 | 一种粉末近熔融态热等静压净成形方法 |
| WO2019126324A3 (en) * | 2017-12-21 | 2019-07-18 | Braskem America, Inc. | Additive manufacturing pressure device, process and obtained parts thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1970504A (zh) | 金属/陶瓷激光烧结制件的热等静压处理方法 | |
| JP6619141B2 (ja) | 粉末製品を使用して物体を製造するための方法 | |
| CN1861296A (zh) | 一种近净成形零件的方法 | |
| CN101722306B (zh) | 一种多孔金属零部件的近净成形方法 | |
| CN101498549B (zh) | 一种具有y2o3抗侵蚀涂层坩埚及其采用注浆成型工艺制y2o3抗侵蚀涂层的方法 | |
| CN104073674A (zh) | 一种石墨烯铝基复合材料的制备方法 | |
| CN107573061B (zh) | 蜂窝状盲孔增韧氧化锆陶瓷外壳的制造方法及其应用 | |
| CN100432025C (zh) | 一种金属/陶瓷激光烧结制件的后处理方法 | |
| EP3718987B1 (en) | Production method of a ceramic compact | |
| CN104694895A (zh) | 一种W-Ti合金靶材及其制造方法 | |
| CN112789128A (zh) | 从预制件开始通过加压烧结制造复杂形状的部件的方法 | |
| CN113105244A (zh) | 一种挤出成型3d打印碳化硅陶瓷及其制备方法 | |
| CN104628393A (zh) | 一种高性能陶瓷的制备方法 | |
| CN110655405B (zh) | 一种陶瓷基复合材料结构的制备方法 | |
| CN101670433B (zh) | 一种激光间接成型制造金属模具的方法 | |
| CN103586468B (zh) | 一种TiAl合金粉末近净成型的方法 | |
| WO2016030654A1 (en) | A mould for use in a hot isostatic press | |
| CN111663062B (zh) | 一种利用热等静压近净成型制备Cu-Cr-Mg-Zr-Ce高性能端环的方法 | |
| CN103589895A (zh) | 一种低成本制备高精度金刚石/Cu复合材料零件的方法 | |
| CN106986650A (zh) | 一种铝碳化硅材质的微波及混合电路管壳的制备方法 | |
| EP4301531A1 (fr) | Procédé de fabrication d'une pièce pres-des-cotes (near net shape ou nns) de forme complexe par frittage sous charge | |
| CN110386823B (zh) | 基于选择性激光烧结陶瓷基复杂结构件的制备方法 | |
| CN104658917A (zh) | 一种含高体积分数SiC的金属基复合电子封装件的制备方法 | |
| CN113500205A (zh) | 一种双金属材料的3d打印方法 | |
| CN106735191A (zh) | 一种制备粉末高速钢的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |