技术领域
[0001] 本发明属于激光增材制造技术领域，特别涉及一种提高SLM制备CuCrZr合金电导率的方法。
相关背景技术
[0002] 选区激光熔化(SLM)是一种典型的粉末床熔融增材制造技术，它是根据三维模型的切片，利用高能激光束照射金属粉末，使其快速熔化、快速凝固，逐层堆积成形试样。这一过程中，金属粉末被均匀地铺在制造台面上，激光束聚焦在粉末的特定点上，通过激光的热作用，粉末被加热到熔点以上，形成液态金属，进而逐层堆积成所需的三维结构。
[0003] CuCrZr合金因其优异的导电、导热性能以及良好的力学性能和机械加工性能，被广泛应用于航空航天、汽车、电力传输、国际热核聚变实验堆壁材等领域。目前，CuCrZr合金的生产还是以传统的铸造方式为主，此外还需要对铸造CuCrZr合金进行后续的加工处理。传统的熔炼法制备的CuCrZr合金还需要进行后续的固溶处理、拉拔变形、时效处理等步骤，传统的制造方式步骤过多、操作复杂、加工效率低且无法成形具有复杂几何形状的零部件并且存在严重的材料浪费。因此，通过选择区激光熔化技术制备CuCrZr合金受到越来越多关注。因CuCrZr合金对激光具有较强的反射作用以及SLM技术具有快速熔化和冷却的特征，使得SLM制备的CuCrZr合金中依然会存在缺陷，并且具有独特的微观组织和性能，导致了试样的电导率较低。与传统方式制备的CuCrZr合金相比，SLM制备的CuCrZr合金的电导率较低，没有达到行业使用标准。因此需要开发出利用增材制造且少步骤的方式来制备高导电性能的CuCrZr合金。
具体实施方式
[0020] 实施例1
[0021] 主要步骤如下：
[0022] (1)实施例粉末为CuCrZr合金粉末中添加含有Be、Al、Ag元素的合金粉末，其中CuCrZr合金粉末的元素质量百分比为：Cr：0.6wt％，Zr：0.1wt％，余量为Cu。添加的合金粉末的质量为本体CuCrZr合金粉末质量的1％，合金粉末各元素质量百分比为：Be25.00wt％，Al 30.00wt％，Ag 45.00wt％。为了使粉末能够充分混合均匀，将粉末在球磨机中混合2小时。
[0023] (2)混合均匀的CuCrZr合金粉末在使用前还需进行干燥处理，避免因粉末团聚影响后续SLM成形，将混合均匀的粉末放置在真空干燥箱中进行烘干处理，烘干温度为100℃，烘干时间2小时。
[0024] (3)将粉末加入到选区激光熔化设备中，对316L基板进行调平以及用酒精进行擦拭。在SLM过程中引入含有惰性气体氩气和氢气混合气氛，惰性气体与氢气体积比为10：1。
[0025] (4)通过三维软件设计模型，并对模型进行切片处理得到试样截面的轮廓数据。
[0026] (5)对经过切片处理的模型进行工艺参数的设置和填充。选区激光熔化具体工艺参数如下：激光功率500W，扫描速度550mm/s，扫描间距0.09mm，铺粉层厚30μm。扫描方式采用短直线或流曲线扫描策略，每层扫描完毕以后，层间扫描方向旋转67°，成形过程采用周期式打印方法，每两层作为一个成型周期，第二层激光功率520W,扫描速度550mm/s。每打印10层以后，对成形表面激光重熔1次，激光重熔时扫描功率450W，扫描速度660mm/s。
[0027] (6)打印完成后，试样经冷却后取出并通过机加工与基板分离。将成形试样分别进行热等静压处理(800℃，105MPa，1h)和时效处理(400℃，3h)，并对试样进行电导率测试。
[0028] 实施例2
[0029] 主要步骤如下：
[0030] (1)实施例粉末为CuCrZr合金粉末中添加含有Be、Al、Ag元素的合金粉末，其中CuCrZr合金粉末的元素质量百分比为：Cr：0.6wt％，Zr：0.1wt％，余量为Cu。添加的合金粉末的质量为本体CuCrZr合金粉末质量的2％，合金粉末各元素质量百分比为：Be30.00wt％，Al 35.00wt％，Ag 35.00wt％。为了使粉末能够充分混合均匀，将粉末在球磨机中混合2小时。
[0031] (2)混合均匀的CuCrZr合金粉末在使用前还需进行干燥处理，避免因粉末团聚影响后续SLM成形，将混合均匀的粉末放置在真空干燥箱中进行烘干处理，烘干温度为100℃，烘干时间2小时。
[0032] (3)将粉末加入到选区激光熔化设备中，对316L基板进行调平以及用酒精进行擦拭。在SLM过程中引入含有惰性气体氩气和氢气混合气氛，惰性气体与氢气体积比为10：1。
[0033] (4)通过三维软件设计模型，并对模型进行切片处理得到试样截面的轮廓数据。
[0034] (5)对经过切片处理的模型进行工艺参数的设置和填充。选区激光熔化具体工艺参数如下：激光功率600W，扫描速度750mm/s，扫描间距0.1mm，铺粉层厚45μm。扫描方式采用短直线或流曲线扫描策略，每层扫描完毕以后，层间扫描方向旋转67°，成形过程采用周期式打印方法，每两层作为一个成型周期，第二层激光功率620W,扫描速度750mm/s。每打印15层以后，对成形表面激光重熔1次，激光重熔时扫描功率510W，扫描速度937.5mm/s。
[0035] (6)打印完成后，试样经冷却后取出并通过机加工与基板分离。将成形试样分别进行热等静压处理(850℃，105MPa，1h)和时效处理(450℃，3h)，并对试样进行电导率测试。
[0036] 实施例3
[0037] 主要步骤如下：
[0038] (1)实施例粉末为CuCrZr合金粉末中添加含有Be、Al、Ag元素的合金粉末，其中CuCrZr合金粉末的元素质量百分比为：Cr：0.6wt％，Zr：0.1wt％，余量为Cu。添加的合金粉末的质量为本体CuCrZr合金粉末质量的3％，合金粉末各元素质量百分比为：Be35.00wt％，Al 40.00wt％，Ag 25.00wt％。为了使粉末能够充分混合均匀，将粉末在球磨机中混合2小时。
[0039] (2)混合均匀的CuCrZr合金粉末在使用前还需进行干燥处理，避免因粉末团聚影响后续SLM成形，将混合均匀的粉末放置在真空干燥箱中进行烘干处理，烘干温度为100℃，烘干时间2小时。
[0040] (3)将粉末加入到选区激光熔化设备中，对316L基板进行调平以及用酒精进行擦拭。在SLM过程中引入含有惰性气体(如氩气)和氢气混合气氛，惰性气体与氢气体积比为10：1。
[0041] (4)通过三维软件设计模型，并对模型进行切片处理得到试样截面的轮廓数据。
[0042] (5)对经过切片处理的模型进行工艺参数的设置和填充。选区激光熔化具体工艺参数如下：激光功率700W，扫描速度950mm/s，扫描间距0.12mm，铺粉层厚60μm。扫描方式采用短直线或流曲线扫描策略，每层扫描完毕以后，层间扫描方向旋转67°，成形过程采用周期式打印方法，每两层作为一个成型周期，第二层激光功率720W,扫描速度950mm/s。每打印20层以后，对成形表面激光重熔1次，激光重熔时扫描功率560W，扫描速度1235mm/s。
[0043] (6)打印完成后，试样经冷却后取出并通过机加工与基板分离。将成形试样分别进行热等静压处理(900℃，105MPa，1h)和时效处理(500℃，3h)，并对试样进行电导率测试。
[0044] 对比例1
[0045] 对比例1是未添加Be、Al、Ag元素的CuCrZr合金粉末，对这些CuCrZr合金粉末进行SLM成形制备合金试样，具体实验步骤和工艺参数与实施例1相同。与实施例1不同之处在于，SLM成形不再采用周期式成形方法，另外，对每打印10层的成形表面不再进行激光重熔。
[0046] 对比例2
[0045] 对比例2是未添加Be、Al、Ag元素的CuCrZr合金粉末，对这些CuCrZr合金粉末进行SLM成形制备合金试样，具体实验步骤和工艺参数与实施例2相同。与实施例2不同之处在于，SLM成形不再采用周期式成形方法，另外，对每打印15层的成形表面不再进行激光重熔。
[0045] 对比例3
[0045] 对比例3是未添加Be、Al、Ag元素的CuCrZr合金粉末，对这些CuCrZr合金粉末进行SLM成形制备合金试样，具体实验步骤和工艺参数与实施例3相同。与实施例3不同之处在于，SLM成形不再采用周期式成形方法，另外，对每打印20层的成形表面不再进行激光重熔。
[0046] 以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的实施方案并不局限于此，任何在未实质性背离本公开的发明构思的主旨和原理的情况下所做出的改变、修饰、替代、组合，均应为等效的置换方式，并包含在由权利要求所确定的保护范围之内。
