(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211241121.6 (22)申请日 2022.10.11 (71)申请人 中南大学 地址 410000 湖南省长 沙市岳麓区岳麓山 左家垅 (72)发明人 韩勇　陈慧　 (74)专利代理 机构 北京众达德权知识产权代理 有限公司 1 1570 专利代理师 代春茹 (51)Int.Cl. B22F 1/054(2022.01) B22F 1/065(2022.01) B22F 9/08(2006.01) B22F 10/10(2021.01) B22F 10/28(2021.01)B33Y 10/00(2015.01) B82Y 40/00(2011.01) C22C 27/04(2006.01) (54)发明名称 一种高密度钨合金3D打印制备方法 (57)摘要 本发明公开了一种高密度钨合金3D打印制 备方法， 包括如下步骤： 将纳米级钨合金粉体制 备成球形钨合金颗粒； 测量所述纳米级钨合金粉 体的平均粒径； 预测3D打印采用的理论能量密 度； 选择理论能量密度附近的能量密度进行3D打 印得到多个试验钨合金生坯， 然后将所述试验钨 合金生坯烧 结并测试拉伸强度； 选择拉伸强度值 最大的试验钨合金生坯对应的能量密度打印钨 合金生坯并烧结即得。 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 CN 115533091 A 2022.12.30 CN 115533091 A 1.一种采用3D打印制备钨合金的方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 将纳米级钨合金粉体制备成球形钨合金颗粒； 测量所述纳米级钨合金粉体的平均粒径； 当所述纳米级钨合金粉体的粒径大于50nm， 小于500nm时， 采用方程E＝155ln(r+10) ‑ 521预测3D打印采用的理论能量密度； 其中， E代表理论能量密度的绝对值， r代表所述纳米 钨合金粉体的平均粒径的绝对值； 选择理论能量密度附近的能量密度进行3D打印得到多个试验钨合金生坯， 然后测试所 述试验钨合金生坯的密度； 选择密度值 最大的试验钨合金生坯对应的能量密度打印钨合金生坯并烧结即得。 2.如权利要求1所述的采用3D打印制备钨合金的方法， 其特 征在于： 所述纳米级钨合金粉体采用高能球磨法或液态溶胶法制备 得到。 3.如权利要求1所述的采用3D打印制备钨合金的方法， 其特 征在于： 所述钨合金中钨的含量 为90～98wt％， 其 余为Co、 Cr、 N i、 Fe、 Cu中的至少两种； 所述钨合金的拉伸强度大于980 MPa。 4.如权利要求1所述的采用3D打印制备钨合金的方法， 其特 征在于： 采用喷雾 干燥法将 钨合金粉体制备成球形钨合金颗粒。 5.如权利要求 4所述的采用3D打印制备钨合金的方法， 其特 征在于： 将所述钨合金粉体、 无水乙醇和有机粘合剂混合， 得到混悬液； 将所述混悬液进行喷雾 干燥， 得到球形粉末颗粒； 所述混悬 液的固相含量 为50％～60％。 6.如权利要求1所述的采用3D打印制备钨合金的方法， 其特 征在于： 所述烧结包括在25 0‑500℃保温和在120 0‑1450℃保温的步骤； 所述烧结的气氛包括还原性气氛。 7.如权利要求6所述的采用3D打印制备钨合金的方法， 其特 征在于： 所述还原性气氛包括氢气 气氛。 8.如权利要求1所述的采用3D打印制备钨合金的方法， 其特 征在于： 所述球形钨合金颗粒的粒径为20 ‑80 μm。 9.如权利要求5所述的采用3D打印制备钨合金的方法， 其特 征在于： 所述有机粘合剂包括羧甲基纤维素、 羧乙基纤维素钠、 羟丙基甲基纤维素中的一种或 多种； 所述有机粘合剂包占混悬 液总质量的0.1～ 2％。 10.如权利要求5所述的采用3D打印制备钨合金的方法， 其特 征在于： 将所述钨合金粉体、 无水乙醇和有机粘合剂混合， 得到混悬液； 将所述混悬液进行离心 喷雾干燥， 得到球形粉末颗粒； 或者 将所述钨合金粉体、 无水乙醇和有机粘合剂混合， 得到混悬液； 将所述混悬液进行二流 雾化喷雾 干燥， 得到球形粉末颗粒。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115533091 A 2一种高密 度钨合金3D打印制备方 法 技术领域 [0001]本发明涉及金属材料领域和粉末冶金领域， 具体涉及一种高密度钨合金3D打印制 备方法。 背景技术 [0002]钨的高硬度特性使高密度钨合金加工成形困难， 对于复杂形状高密度钨合金零部 件， 不仅加工成本高、 效率低， 而且原材料浪费很大， 这成为限制难熔高密度钨合金材料应 用的重要“瓶颈”难题。 因此， 发展新的难熔高密度钨合金材料成形技术， 对拓展难熔高密度 钨合金材料应用领域、 降低复杂形状制品的生产成本、 提高复杂形状制品的生产效率具有 重大意义。 3D打印是一种采用数字驱动方式将材料逐层堆积成形 的先进制造技术， 它将传 统的多维制 造降为二维制 造， 突破了传统制 造方法的约束和限制， 能将不同材料自由制 造 成三维复杂 结构(曲面、 空心、 多孔、 网格、 梯度等)， 从根本上改变了设计制造思路。 3D打印 突破了传统制造技术对零部件材料、 形状、 尺度、 功能等的制约， 几乎可以制造任意复杂的 结构。 因此， 将3D打印成形技术引入到难熔高密度钨合金材料部件制造领域， 对于扩大高密 度钨合金材料产品型号与规格， 进一步拓展高性能高密度钨合金材料应用领域具有重要意 义。 [0003]3D打印要求金属粉末满足球形度好、 流动性好等要求， 球形金属粉末是金属3D打 印的核心材料。 目前金属3D打印用球形粉末制备技术主要有气雾化技术、 等离子旋转电极 雾化、 等离子熔丝雾化和射频等离子球化。 这四种方法的共同特点是首先将金属材料在高 温下熔融成液态， 对于高熔点的钨基材料来说， 采用这种 方法存在如下问题： (1)激光打印 所需能量密度高， 制造成本高， 且打印出的材料存在显微组织粗大， 力学性能低； (2)激光3D 打印中存在内应力大， 导致组织性能不均匀。 针对此， 本发明开 发出了一种低成本、 低能耗、 实现高密度钨合金 材料组织性能各向同性、 高力学强韧性能的3D打印制备 方法。 发明内容 [0004]针对现有3D打印技术制 备高密度钨合金存在的高耗能、 高成本、 组织性能不均匀 的问题， 本发明的目的在于提供一种低成本、 低能耗、 实现高密度钨合金材料 组织性能各向 同性、 高力学强韧性能的3D打印制备 方法。 [0005]为了实现上述目的， 本发明主 要通过以下技 术方案实现： [0006]一种采用3D打印制备钨合金的方法， 包括如下步骤： [0007]将纳米级钨合金粉体制备成球形钨合金颗粒； [0008]测量所述纳米级钨合金粉体的平均粒径； [0009]当所述纳米级钨合金粉体的粒径大于50nm， 小于500nm时， 采用方程E＝155ln(r+ 10)‑521预测3D打印采用的理论能量密度； 其中， E代表理论能量密度的绝对值， r代表所述 纳米钨合金粉体的平均粒径的绝对值； [0010]选择理论能量密度附近的能量密度进行3D打印得到多个试验钨合金生坯， 然后测说　明　书 1/5 页 3 CN 115533091 A 3