一種利用激光增材技術(shù)制造銅鉻合金的方法本發(fā)明提供一種利用激光增材技術(shù)制造銅鉻合金的方法，屬于金屬材料領(lǐng)域。Cu?Cr觸頭材料的顯微組織細(xì)化及超細(xì)化可望全面提升Cu?Cr觸頭材料的綜合性能，同時(shí)使真空滅弧室絕緣強(qiáng)度升高，特別是Cr相的細(xì)化有利于提高合金的耐電壓強(qiáng)度、抗電弧燒蝕能力和降低合金的截流值。傳統(tǒng)的制備工藝如熔鑄、粉末冶金法很難實(shí)現(xiàn)Cr相的細(xì)化以及Cr在銅中的均勻彌散分布。本發(fā)明采用激光增材制造技術(shù)來制備整塊Cu?Cr合金材料，該技術(shù)不但能夠細(xì)化Cr相，提高合金的綜合性能，同時(shí)能夠快速精密地制造出任意復(fù)雜形狀的零件，從而實(shí)現(xiàn)了零件自由制造，解決了許多復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件的成形，并大大減少了加工工序，縮短了加工周期。
權(quán)利要求書 1.一種利用激光增材技術(shù)制造銅鉻合金的方法，其特征在于首先根據(jù)采用的激光打印方式選用合適粒度的球形銅粉末，然后選用平均粒度小于2微米的Cr粉末與銅粉末進(jìn)行球磨混合，通過控制球磨轉(zhuǎn)速和時(shí)間使Cr粉末能夠附著在球形Cu粉末的表面，Cr粉的添加量根據(jù)設(shè)計(jì)的成分進(jìn)行確定，其范圍可在5-60wt％進(jìn)行任意調(diào)整；將混合后的粉末置于激光打印機(jī)中在適當(dāng)?shù)募す夤β屎蛼呙杷俣认麓蛴≈苽涑蓧K體，然后再進(jìn)行熱處理得到最終CuCr合金材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種利用激光增材技術(shù)制造銅鉻合金的方法，其特征在于激光打印方式為粉末床打印和同軸送粉式堆積打印兩種，其中粉床式打印時(shí)球形銅粉的粒度為5-35微米范圍，同軸送粉式堆積打印時(shí)銅粉的粒度為30-50微米。 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種利用激光增材技術(shù)制造銅鉻合金的方法，其特征在于對于同軸送粉式堆積打印方式，打印過程采用氬氣氛保護(hù)，激光功率控制在500-700W，掃描速度控制在400-700mm/min,送粉速率10-15g/min。 4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種利用激光增材技術(shù)制造銅鉻合金的方法，其特征在于對于粉床式激光打印方式，氣氛采用氬氣氣氛，激光功率控制在50-200W范圍內(nèi)，掃描速度100-200mm/s，激光束直徑100-200μm。 5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種利用激光增材技術(shù)制造銅鉻合金的方法，其特征在于采用真空進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為650-900℃，熱處理時(shí)間60-90min。 說明書 一種利用激光增材技術(shù)制造銅鉻合金的方法 技術(shù)領(lǐng)域： 本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，涉及一種利用激光增材技術(shù)制造銅鉻合金的方法。 背景技術(shù)： 近年來，大功率電路斷路技術(shù)正在飛速發(fā)展，其中用于中壓電路(5～38V)的真空開關(guān)，已成為主流產(chǎn)品。真空開關(guān)的工作原理是通過機(jī)械振動(dòng)，使真空室的動(dòng)觸頭和靜觸頭分開和閉合，實(shí)現(xiàn)電路的開關(guān)。在觸頭分離的瞬間，由于強(qiáng)電場的作用，觸頭間燃起電弧，電弧的高溫使觸頭表面微區(qū)金屬融化并蒸發(fā)形成金屬蒸汽流，直到金屬蒸汽密度太小，不足以維持電弧為止，電路隨之?dāng)嚅_。因此對真空開關(guān)來說，觸頭材料十分關(guān)鍵，而且要求觸頭材料具有高導(dǎo)電率、良好機(jī)械性能及抗腐蝕性能。 由CuCr合金的相圖可以發(fā)現(xiàn)，對于高Cr含量的CuCr合金，其實(shí)際上是兩相結(jié)構(gòu)的假合金，這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使CuCr都充分保持了各自的良好特性熔點(diǎn)低、導(dǎo)電率和熱導(dǎo)率高的Cu組元，有利于提高真空開關(guān)的分?jǐn)嗄芰?，而第二組元Cr具有較高的熔點(diǎn)、較高的機(jī)械強(qiáng)度和較低的截流值，保證了真空開關(guān)具有良好的耐電壓、抗燒蝕、抗熔焊和低截流特性?，F(xiàn)在CuCr合金則是目前被廣泛應(yīng)用的觸頭材料。到目前為止，尚未發(fā)現(xiàn)有新的電觸頭材料性能優(yōu)于CuCr合金。研究表明，CuCr材料的性能取決于顯微組織，特別是Cr顆粒的大小，CuCr觸頭材料的顯微組織細(xì)化，成分均勻化和Cr粒子的細(xì)化能大幅度地提高其耐電壓強(qiáng)度和降低最大截留值。因此，研究晶粒更細(xì)的CuCr合金觸頭材料十分必要。 現(xiàn)今的CuCr合金常規(guī)制造技術(shù)主要包括混合熔鑄法、機(jī)械合金法、快速凝固法等?；旌先坭T法雖然生產(chǎn)成本低，但其生產(chǎn)的銅合金存在晶粒粗大、偏折嚴(yán)重、雜質(zhì)含量高等問題，此外由于Cu、Cr難以互溶的特性，混合熔鑄技術(shù)難以制造出高鉻含量、鉻分布均勻的CuCr合金。機(jī)械合金法是將銅粉與鉻粉混合后進(jìn)行壓制成形和燒結(jié)，盡管能夠一定程度上改善Cr的分布，但是仍然難以獲得全致密的CuCr合金。文獻(xiàn)報(bào)道的結(jié)果表明【劉杰，周志明，涂堅(jiān)，黃燦，柴林江，黃偉九，王亞平，激光表面處理Cu Cr50合金的顯微組織及性能，表面技術(shù)，2016，45(5)：169-174】，Cu-Cr合金表面經(jīng)過進(jìn)一步的激光重熔處理可以大幅度降低Cr相的尺寸，改善Cr在銅的中分布，提高CuCr合金的硬度和耐磨性，這說明CuCr合金通過激光重熔快速凝固的方法細(xì)化Cr相是可行的，但是文獻(xiàn)報(bào)道的激光表面重熔法只能用于Cu-Cr合金的表面改性，不能用于制取整塊Cu-Cr合金材料。因此，在現(xiàn)有研究結(jié)果基礎(chǔ)上，探索一種既可以制備塊體CuCr合金，又能夠使得Cr在Cu中均勻分布的方法迫在眉睫。 發(fā)明內(nèi)容： 本發(fā)明目的是提供一種既可以制備塊體CuCr合金，又能夠使得Cr在Cu中均勻分布的方法。一種利用激光增材技術(shù)制造銅鉻合金的方法，其特征在于首先根據(jù)采用的激光打印方式選用合適粒度的球形銅粉末，然后選用平均粒度小于2微米的Cr粉末與銅粉末進(jìn)行球磨混合，通過控制球磨轉(zhuǎn)速和時(shí)間使Cr粉末能夠附著在球形Cu粉末的表面，Cr粉的添加量根據(jù)設(shè)計(jì)的成分進(jìn)行確定，其范圍可在5-60wt％進(jìn)行任意調(diào)整；將混合后的粉末置于激光打印機(jī)中在適當(dāng)?shù)募す夤β屎蛼呙杷俣认麓蛴≈苽涑蓧K體，然后再進(jìn)行熱處理得到最終CuCr合金材料。 進(jìn)一步地，激光打印方式為粉末床打印和同軸送粉式堆積打印兩種，其中粉床式打印時(shí)球形銅粉的粒度為5-35微米范圍，同軸送粉式堆積打印時(shí)銅粉的粒度為30-50微米。 進(jìn)一步地，對于同軸送粉式堆積打印方式，打印過程采用氬氣氛保護(hù)，激光功率控制在500-700W，掃描速度控制在400-700mm/min,送粉速率10-15g/min。 進(jìn)一步地，對于粉床式激光打印方式，氣氛采用氬氣氣氛，激光功率控制在50-200W范圍內(nèi)，掃描速度100-200mm/s，激光束直徑100-200μm。 進(jìn)一步地，采用真空進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為650-900℃，熱處理時(shí)間60-90min。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，采用激光增材制造的方法不但能夠細(xì)化Cr相，提高合金的綜合性能，同時(shí)能夠快速精密地制造出任意復(fù)雜形狀的CuCr合金零件，解決了許多復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件的成形，并大大減少了加工工序，縮短了加工周期。 具體實(shí)施方式： (1)采用粉床式激光打印CuCr35合金 首先選用粒度在5-35微米的球形銅粉和平均粒度小于2微米的Cr粉末，通過球磨進(jìn)行混合，球磨轉(zhuǎn)速為150轉(zhuǎn)/分種，球磨時(shí)間60分鐘,銅粉與Cr粉的質(zhì)量比為65：35。將混合后的粉末置于粉床式激光打印機(jī)中，采用氬氣氛保護(hù)，激光功率采用150W，掃描速度150mm/s，激光束直徑200μm。最后再將打印制備的CuCr合金于900℃進(jìn)行真空熱處理，熱處理時(shí)間60min，然后隨爐冷卻得到最終的CuCr35合金。 (2)采用激光同軸送粉堆積式打印CuCr55合金 首先選用粒度在30-50微米范圍內(nèi)的球形銅粉和平均粒度小于2微米的Cr粉末，通過球磨進(jìn)行混合，球磨轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分種，球磨時(shí)間90分鐘,銅粉與Cr粉的質(zhì)量比為45：55。將混合后的粉末置于同軸送粉激光打印機(jī)中，采用氬氣氛保護(hù)，激光功率700W，掃描速度控制在700mm/min,送粉速率15g/min。最后再將打印制備的CuCr合金在850℃進(jìn)行真空熱處理，熱處理時(shí)間90min，然后隨爐冷卻得到最終的CuCr55合金材料。 申請人：北京科技大學(xué) 發(fā)明人：任淑彬 趙洋 明飛 陳玉紅 何新波 曲選輝 作為值得信賴的合作伙伴和高品質(zhì)金屬合金的半成品供應(yīng)商，通項(xiàng)公司擁有完善的服務(wù)體系和專業(yè)的團(tuán)隊(duì)。在同客戶交易的過程中，我們力求根據(jù)不同的應(yīng)用需求將我們的產(chǎn)品做到精益求精。針對當(dāng)前和未來的市場需求，通項(xiàng)公司致力于為客戶提供優(yōu)秀的金屬材料解決方案。 TXCO has been a reliable partner and supplier of sophisticated and high-quality semi-finished products maed of alloys. In dialogue with our customers, we optimise our products to meet the specific application requirements. TXCO develops the superior alloy material solutions for current and future challenges. 獲取更多我們供應(yīng)的產(chǎn)品和服務(wù)信息，請致電086-021-3113 6111或發(fā)電子郵件service@txco.ltd聯(lián)系我們，您也可以通過微信，微博，領(lǐng)英，臉書，推特和谷歌+與我們互動(dòng)。 For more information on the products and services that we supply, call us at 086-021-3113 6111 or email us at service@txco.ltd. You can also get in touch on social media, we are constantly active on Weixin, Weibo, LinkedIn, Facebook, Twitter and Google+.
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