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专利号: 2020115104494
申请人: 苏州科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 铸造;粉末冶金
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种增材制造高熵合金齿轮的方法,由多种金属粉在保护气氛中经激光选区熔化方法制造,其特征在于,所述的制造方法包括以下步骤:步骤一、配料和球磨:将原料Ti粉、TiC粉、Al粉、碳粉和乙醇按照一定的比例进行配料并球磨混合制作Ti3AlC2前驱物;将Al、Ti、Cu、Ni、Mn按一定的比例球磨混合制作高熵合金粉末;

步骤二、将Ti3AlC2前驱物与高熵合金粉末按质量比为5~8:92~95进行混合,作为增材制造的原料;

步骤三、将所制造齿轮的三维模型进行切片和厚度设计,设计激光选区熔化的扫描轨迹;

步骤四、将增材制造的原料在保护气氛工作室内的粉床上进行逐层铺粉,粉床按切片的厚度依次向下移动,接着采用设计的扫描轨迹进行激光选区熔化的增材制造方法制作齿轮;

步骤五、从保护气氛工作室取出齿轮,进行清理和热处理后即为成品。

2.根据权利要求1所述的一种增材制造高熵合金齿轮的方法,其特征在于:所述的TiC粉、碳粉的纯度为99~100%,粒度1~20μm;所述的Al粉、Ti粉、Cu粉、Ni粉、Mn粉的纯度为

99.5~100%,粒度1~25μm。

3.根据权利要求1所述的一种增材制造高熵合金齿轮的方法,其特征在于:所述的配料是将Ti粉、TiC粉、Al粉、碳粉按照摩尔比2.8‑3:0.4‑0.9:1‑1.2:1.1‑1.2先进行混合,再加入0.5~0.6倍质量的乙醇搅拌均匀后,制作成Ti3AlC2的前驱物。

4.根据权利要求1所述的一种增材制造高熵合金齿轮的方法,其特征在于:所述将Al、Ti、Cu、Ni、Mn按一定的比例球磨混合制作高熵合金粉末,其Al、Ti、Cu、Ni、Mn粉按质量比例

20~21:24~26:26~27:28~29:30~31进行混合。

5.根据权利要求1所述的一种增材制造高熵合金齿轮的方法,其特征在于:所述的球磨混合制作Ti3AlC2前驱物是采用钢制球磨罐进行球磨混合,加入大小不同的玛瑙球,其中玛瑙球与Ti3AlC2前驱物的质量比为3.5~4∶1,密封后打开真空阀抽真空20~30分钟,然后将球磨罐放入行星式球磨机,转速为300~350r/min,倒向频率30~45Hz,进行球磨混合时间为4‑12h。

6.根据权利要求1所述的一种增材制造高熵合金齿轮的方法,其特征在于:所述的球磨混合制作高熵合金粉末是采用钢制球磨罐进行球磨混合,加入大小不同的玛瑙球,其中玛瑙球与高熵合金粉末的质量比为3~3.5∶1,密封后打开真空阀抽真空20~30分钟,然后将球磨罐放入行星式球磨机,转速为300~350r/min,倒向频率30~45Hz,进行球磨混合时间为3~9h。

7.根据权利要求1所述的一种增材制造高熵合金齿轮的方法,其特征在于:所述的齿轮,其尺寸不大于240mm×240mm×280mm。

8.根据权利要求1所述的一种增材制造高熵合金齿轮的方法,其特征在于:所述的扫描轨迹,是利用切片技术将连续的齿轮三维CAD模型,离散成具有20~30μm厚度的分层顺序的切片,将其转换成一系列的二维平面数据,依据每一层切片产生的轮廓设计扫描轨迹。

9.根据权利要求1所述的一种增材制造高熵合金齿轮的方法,其特征在于:所述的激光选区熔化,具体参数:在保护气氛工作室内,以激光为热源,激光功率为100~200W,激光光斑直径25~50μm、扫描速度2500~26000mm/min。

10.根据权利要求1所述的一种增材制造高熵合金齿轮的方法,其特征在于:所述的热处理为在500~550℃进行30~45min退火。