一种基于纳米颗粒增材制造成形件的脱脂烧结方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114505491A(43)申请公布日2022.05.17(21)申请号202210401322.1(22)申请日2022.04.18(71)申请人天津大学地址300000天津市南开区卫津路92号(72)发明人马宗青胡章平王姿曈(74)专利代理机构天津睿勤专利代理事务所(普通合伙)12225专利代理师雷静(51)Int.Cl.B22F10/10(2021.01)B22F10/50(2021.01)B33Y10/00(2015.01)B22F3/10(2006.01)B33Y40/00(2020.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种基于纳米颗粒增材制造成形件的脱脂烧结方法(57)摘要本发明提供了一种基于纳米颗粒增材制造成形件的脱脂烧结方法，步骤S1，将钨基合金纳米颗粒作为原始材料，通过粉末挤出打印技术制备合金素胚；步骤S2，将合金素胚置于40‑90℃下的柠檬酸钠和蒸馏水混合溶液中保温4h‑48h以完成脱脂，在此期间不断搅拌并更换等温溶液；然后将脱脂后样品进行清洗并干燥；步骤S3，将脱脂并干燥后的样品置于气氛炉中，气氛为氢气或者是含有氢气的混合气氛，保持升温速率3K/min‑10K/min升温至1400‑2300℃，保温1h‑6h完成烧结以制备合金零部件。本发明可保证样品的完全脱脂，制备出无缺陷且能够保证形状的全致密合金零部件。CN114505491ACN114505491A权利要求书1/1页1.一种基于纳米颗粒增材制造成形件的脱脂烧结方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤S1，将钨基合金纳米颗粒作为原始材料，通过粉末挤出打印技术制备合金素胚；步骤S2，将合金素胚置于40‑90℃下的柠檬酸钠和蒸馏水混合溶液中保温4h‑48h以完成脱脂，在此期间不断搅拌并更换等温溶液；然后将脱脂后样品进行清洗并干燥；步骤S3，将脱脂并干燥后的样品置于气氛炉中，气氛为氢气或者是含有氢气的混合气氛，保持升温速率3K/min‑10K/min升温至1400‑2300℃，保温1h‑6h完成烧结以制备合金零部件。2.根据权利要求1所述的基于纳米颗粒增材制造成形件的脱脂烧结方法，其特征在于，步骤S1中，粉末挤出打印技术的工艺参数为扫描线间距为50‑1000μm，层厚为20‑100μm。3.根据权利要求1所述的基于纳米颗粒增材制造成形件的脱脂烧结方法，其特征在于，步骤S2中，柠檬酸钠与蒸馏水的比例为0.5g‑30g柠檬酸钠：1L蒸馏水。4.根据权利要求1所述的基于纳米颗粒增材制造成形件的脱脂烧结方法，其特征在于，步骤S2中，每隔1h‑3h更换一次等温溶液。2CN114505491A说明书1/5页一种基于纳米颗粒增材制造成形件的脱脂烧结方法技术领域[0001]本发明属于增材制造材料技术领域，特别涉及一种基于纳米颗粒增材制造成形件的脱脂烧结方法。背景技术[0002]粉末挤出打印技术（powderextrusionprinting,PEP）作为一种增材制造技术，具有制造复杂的几何形状和高性能成形件的优势而受到广泛关注。粉末挤出打印技术是将混合的金属粉末和聚合物粘合剂加热成熔融流体浆料并将熔融流体浆料沉积在基底上直到熔融浆料完全固化形成第一层，通过逐层重复该过程来生产素坯，层与层之间是通过浆料连接在一起。随后需要将打印的素坯进行脱脂和烧结处理以形成具有所需结构和高性能的合金零件。[0003]目前，对于PEP技术主要是采用微米级金属粉末来制备素胚，并对生胚的脱脂工艺和烧结参数进行研究。如申请公布号202010034919.8的中国发明专利公告文本中提出的PEP过程中金属粉末的脱脂工艺为采用在流动的氩气中进行加热以完成脱脂。但是，影响热脱脂工艺的因素较多，如气氛，气体流量，升降温速率和脱脂温度等。不恰当的热脱脂工艺容易导致脱脂胚发生鼓泡、变形和开裂等缺陷。如DOI号0.1016/j.msea.2021.141417论文研究的是采用微米级金属颗粒通过PEP技术来制备素胚，并通过优化的脱脂烧结工艺来制备了成形件。DOI号10.1016/j.addma.2021.102216论文采用了微米级颗粒作为原料并通过PEP技术制备出了素胚并研究了后续热处理工艺参数对烧结胚微观结构和性能的影响。化学脱脂工艺过程中采用多组分脱脂剂和化学试剂，这在脱脂过程中极易引入杂质和污染环境。一般而言，合金晶粒的大小取决于前驱体颗粒的原始尺寸、尺寸分布和烧结工艺。晶粒尺寸大小对合金的性能具有显著影响。上述论文采用微米级颗粒导致烧结胚中的晶粒尺寸粗大并严重影响其力学性能。相比与上述的微米级颗粒，纳米级颗粒的粒径更小并且其表面能更大。因此，基于纳米级颗粒制备的素胚与基于微米级颗粒制备的素胚在后续脱脂工艺和烧结参数是完全不