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一种采用CoCrMo合金粉末的激光选区增材制造方法

阅读:37发布:2023-01-18

专利汇可以提供一种采用CoCrMo合金粉末的激光选区增材制造方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种采用CoCrMo 合金 粉末的激光选区 增材制造 方法,包括以下步骤:1)采用超高转速等离子旋转 电极 制粉工艺(SS‑PREP)制备CoCrMo合金粉末,筛分得到15~50μm粉末;2)采用激光选区 熔化 技术制备CoCrMo成形件;3)对合金进行 真空 热处理 ;4)在合金分别取样,用于金相与拉伸性能检测。采用本方法制备的CoCrMo合金具有表面光洁、高强度、高塑性的特点,并且在不同方向上呈现出高的组织、性能一致性。,下面是一种采用CoCrMo合金粉末的激光选区增材制造方法专利的具体信息内容。

1.一种采用CoCrMo合金粉末的激光选区增材制造方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)采用SS-PREP制粉工艺制备CoCrMo合金粉末,筛分得到15~50μm粉末;
2)采用SLM设备进行成形,得到成形件,激光功率20~1000W,扫描速度50~800mm/s,扫描间距0.03~0.11mm,铺粉层厚20~60μm;
3)将成形件进行真空去应退火,随炉升温至800~1200℃,保温2~6h,随炉冷却;
4)在成形件上XY、Z、45°三个方向分别取样,测试室温拉伸性能。
2.根据权利要求1所述的一种采用CoCrMo合金粉末的激光选区增材制造方法,其特征在于,所述的CoCrMo合金粉末粒度为15~50μm,中值粒径D50为25~35μm。
3.根据权利要求1所述的一种采用CoCrMo合金粉末的激光选区增材制造方法,其特征在于,所述的成形件,在XY、Z、45°三个方向均满足:抗拉强度>1200MPa,屈服强度>1000MPa,延伸率>15%。
4.根据权利要求1所述的一种采用CoCrMo合金粉末的激光选区增材制造方法,其特征在于,包括以下步骤:
一种采用CoCrMo合金粉末的激光选区增材制造方法,包括以下步骤:
1)采用SS-PREP工艺制备CoCrMo合金粉末,CoCrMo合金粉末粒径为25~50μm,D50=35μm;
2)采用SLM工艺制备CoCrMo成形件,得到成形件,激光功率20W,扫描速度400mm/s,扫描间距0.06mm,铺粉层厚30μm;
3)将成形件进行真空退火,随炉升温至1000℃,保温5h,随炉冷却;
4)在样件上X Y、Z、45°三个方向分别取样,测试室温拉伸性能。
5.根据权利要求1所述的一种采用CoCrMo合金粉末的激光选区增材制造方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)采用SS-PREP制粉工艺制备CoCrMo合金粉末,CoCrMo合金粉末粒径为15~35μm,D50=
25μm;
2)采用SLM工艺制备CoCrMo成形件,SLM工艺中:激光功率1000W,扫描速度300mm/s,扫描间距0.07mm,铺粉层厚30μm;
3)将成形件进行真空退火,随炉升温至1100℃,保温4h,随炉冷却;
4)在样件上X Y、Z、45°三个方向分别取样,测试室温拉伸性能。
6.根据权利要求1所述的一种采用CoCrMo合金粉末的激光选区增材制造方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)采用SS-PREP制粉工艺制备CoCrMo合金粉末,CoCrMo合金粉末粒径为20~45μm,D50=
31μm;
2)采用SLM工艺制备CoCrMo成形件,得到成形件,激光功率500W,扫描速度500mm/s,扫描间距0.05mm,铺粉层厚30μm;
3)将成形件进行真空退火,随炉升温至1050℃,保温6h,随炉冷却;
4)在成形件上X Y、Z、45°三个方向分别取样,测试室温拉伸性能,如下表所示:
取样方向 抗拉强度/MPa 屈服强度/MPa 延伸率/%
X Y 1142 1024 17.5
Z 1137 1035 17.5
45° 1133 1029 17.0

说明书全文

一种采用CoCrMo合金粉末的激光选区增材制造方法

技术领域

[0001] 本发明属于金属3D打印成形技术领域,具体涉及一种采用CoCrMo合金粉末的激光选区增材制造方法。

背景技术

[0002] 增材制造(Additive Manufacturing,AM)技术是采用材料逐渐累加的方法制造实体零件的技术。采用AM技术可以加工许多过去难以制造的复杂结构零件,并大大减少了加工工序,缩短了加工周期。而且越是复杂结构的产品,其制造的速度作用越显著。粉末基增材制造技术可以使用激光束电子束作为热源实现3D打印。其中金属材料激光熔化增材制造技术:以激光束为热源,熔化所添加金属材料粉末或者丝材,实现高致密度金属零件的数字化制造。主要分为两种类型:基于同轴送粉的激光熔化沉积增材制造(Laser Melting Deposition,简称LMD)和基于自动铺粉的激光选区熔化增材制造(Selective Laser Melting,简称SLM)。
[0003] CoCrMo合金具有很好的机械性能和理化性质,是常用的钴基材料之一,从上世纪50年代起,铸造锻造成形工艺制备的CoCrMo合金陆续用于人工义齿与承受重大载荷的关节假体,如髋关节、膝关节等。随着SLM技术的兴起,相比于传统工艺,SLM技术的材料利用率更高、制备周期更短、并且可以满足复杂成形的特点,非常适用于CoCrMo合金的成形。目前,SLM技术采用气雾化法制备的粉末进行成形。气雾化法制备的粉末含有较多的空心粉、粘接粉,这些缺陷的存在会损害成形件的性能。采用等离子旋转电极制粉(PREP)制备的粉末流动性更好,且避免了空心粉、卫星粉等缺陷,因此非常适合用于SLM技术成形;但是,PREP制粉法细粉收得率低,难以满足SLM成形工艺的需求。近年来,随着超高速等离子旋转电极制粉(SS-PREP)的技术突破,亟需PREP CoCrMo合金粉末在SLM领域的应用。

发明内容

[0004] 为克服上述现有技术的不足,本发明提供了一种采用CoCrMo合金粉末的激光选区增材制造方法,采用高品质、细粒径的SS-PREP粉末作为打印材料,从而提高成形件的综合学性能;本方法制备的成形件在XY、Z、45°三个方向均可以满足:抗拉强度>1200MPa,屈服强度>1000MPa,延伸率>15%。
[0005] 为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:一种采用CoCrMo合金粉末的激光选区增材制造方法,包括以下步骤:1)采用SS-PREP制粉工艺制备CoCrMo合金粉末,筛分得到15~50μm粉末;
2)采用SLM设备进行成形,得到成形件,激光功率20~1000W,扫描速度50~800mm/s,扫描间距0.03~0.11mm,铺粉层厚20~60μm;
3)将成形件进行真空应力退火,随炉升温至800~1200℃,保温2~6h,随炉冷却;
4)在成形件上XY、Z、45°三个方向分别取样,测试室温拉伸性能。
[0006] 所述的CoCrMo合金粉末粒度为15~50μm, 中值粒径D50为25~35μm。
[0007] 所述的成形件,在XY、Z、45°三个方向均满足:抗拉强度>1200MPa,屈服强度>1000MPa,延伸率>15%。
[0008] 本发明的有益效果在于:与现有技术相比,本发明使用超高速等离子旋转电极制粉工艺(SS-PREP),实现了高品质CoCrMo合金粉末的制备,使得SLM用CoCrMo粉末不仅仅局限在气雾化粉末中,拓宽了SLM用CoCrMo粉末的种类;
使用本方法制得的粉末进行成形及热处理,其力学性能可达到:抗拉强度>1200MPa,屈服强度>1000MPa,延伸率>15%,并且在X Y、Z、45°方向上保持了力学性能一致性。

具体实施方式

[0009] 下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
[0010] 实施例1一种采用CoCrMo合金粉末的激光选区增材制造方法,包括以下步骤:
1)采用SS-PREP工艺制备CoCrMo合金粉末,CoCrMo合金粉末粒径为25~50μm,D50=35μm;
2)采用SLM工艺制备CoCrMo成形件,得到成形件,激光功率20W,扫描速度400mm/s,扫描间距0.06mm,铺粉层厚30μm;
3)将成形件进行真空退火,随炉升温至1000℃,保温5h,随炉冷却;
4)在样件上X Y、Z、45°三个方向分别取样,测试室温拉伸性能,如下表所示。
[0011] 。
[0012] 实施例2一种采用CoCrMo合金粉末的激光选区增材制造方法,包括以下步骤:
1)采用SS-PREP制粉工艺制备CoCrMo合金粉末,CoCrMo合金粉末粒径为15~35μm,D50=
25μm;
2)采用SLM工艺制备CoCrMo成形件,SLM工艺中:激光功率1000W,扫描速度300mm/s,扫描间距0.07mm,铺粉层厚30μm;
3)将成形件进行真空退火,随炉升温至1100℃,保温4h,随炉冷却。
[0013] 4)在样件上X Y、Z、45°三个方向分别取样,测试室温拉伸性能,如下表所示。
[0014] 。
[0015] 实施例3一种采用CoCrMo合金粉末的激光选区增材制造方法,包括以下步骤:
1)采用SS-PREP制粉工艺制备CoCrMo合金粉末,CoCrMo合金粉末粒径为20~45μm,D50=
31μm;
2)采用SLM工艺制备CoCrMo成形件,得到成形件,激光功率500W,扫描速度500mm/s,扫描间距0.05mm,铺粉层厚30μm;
3)将成形件进行真空退火,随炉升温至1050℃,保温6h,随炉冷却;
4)在成形件上X Y、Z、45°三个方向分别取样,测试室温拉伸性能,如下表所示。
[0016] 。
[0017] 实施例4一种采用CoCrMo合金粉末的激光选区增材制的造方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)采用SS-PREP制粉工艺制备CoCrMo合金粉末,CoCrMo合金粉末粒径为15μm;
2)采用SLM设备进行成形,得到成形件,激光功率2kW,扫描速度50mm/s,扫描间距
0.03mm,铺粉层厚20μm;
3)将成形件进行真空去应力退火,随炉升温至800℃,保温2h,随炉冷却;
4)在成形件上XY、Z、45°三个方向分别取样,测试室温拉伸性能。
[0018] 实施例5一种采用CoCrMo合金粉末的激光选区增材的制造方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)采用SS-PREP制粉工艺制备CoCrMo合金粉末,CoCrMo合金粉末粒径为85μm;
2)采用SLM设备进行成形,得到成形件,激光功率24kW,扫描速度375mm/s,扫描间距
0.07mm,铺粉层厚40μm;
3)将成形件进行真空去应力退火,随炉升温至1000℃,保温4h,随炉冷却;
4)在成形件上XY、Z、45°三个方向分别取样,测试室温拉伸性能。
[0019] 实施例6一种采用CoCrMo合金粉末的激光选区增材的制造方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)采用SS-PREP制粉工艺制备CoCrMo合金粉末,CoCrMo合金粉末粒径为200μm;
2)采用SLM设备进行成形,得到成形件,激光功率50kW,扫描速度800mm/s,扫描间距
0.11mm,铺粉层厚60μm;
3)将成形件进行真空去应力退火,随炉升温至1200℃,保温6h,随炉冷却;
4)在成形件上XY、Z、45°三个方向分别取样,测试室温拉伸性能。
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