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金属增材制造用成分可控型粉芯丝材

发布时间:2022-12-05 阅读量:2955

增材制造技术,尤其是金属增材制造技术,被誉为21世纪具有颠覆性的先进制造技术。目前,我国在增材制造装备和工艺方面发展较快,但是在增材制造材料方面相对滞后。

本成果所述粉芯丝材,兼具粉材和实心丝材两者的优点,同时较好地避免了它们的不足,具有如下突出特点。(1成分便于调节;可充分发挥已市场化粉末的多样性,合理配制金属外皮和单质或合金粉末,可方便获得增材制造目标合金成分,而且还可添加各种功能性粉末如稀土粉末、纳米粉末、耐磨粉末等,突破现有增材制造材料限制且易于形成系列化产品。(2显著的抗烧损特性;以高熔点外皮包裹低熔点粉末的“皮包粉”,加之其特有的“梯度传热效应”,能够抑制合金元素在增材制造过程中不均匀烧损,尤其是能够保证微量改性元素的有效性,从而保证增材制造制件成分准确。(3极强的工程适应性;不受粉体球形度、粒径等对送粉流动性、铺粉均匀性的限制,所制作增材制造制件成分组织均匀性好,对增材制造工艺进行适当调节即可获得无明显分层、无缺陷且致密金属实体构件。

本成果技术成熟度较高,不仅可直接使用已批量生产药芯焊丝的生产线即带材法(已经过一家企业实践检验),初创期或新品开发也可采用圆管法(实验室制备,如图1),近年来已制备出10余种Fe基、Cu基形状记忆合金、304系列不锈钢、耐磨改性型65Mn等粉芯丝材,利用电弧增材制造设备和激光增材制造设备所制造的样件,性能品质优异,部分制品呈现出新特性。


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1 粉芯丝材圆管法制备工艺流程(实验室小批量试制用)


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2 所制备的薄壁墙试样及组织形貌

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3 所制备的新型Cu基记忆合金回复过程(5s超快响应速度,全回复)

本成果所述粉芯丝材,拥有授权国际发明专利(瑞士)1项(激光增材制造用功能低损型形状记忆合金微纳粉芯丝材及其制备方法)、国内发明专利4项(圆管法制备特定填充率三元合金粉芯丝材的配材方法、通过调控粉末粒径获得成分准确合金的增材制造用粉芯丝材配材方法等)、处于实质审查阶段发明专利1项,已形成较为完整的核心专利群且仍在持续健全。

限于学校实验条件与生产实际有差别,希望能与专注增材制造、焊接用材或记忆合金等生产研发的企业开展合作,合作方式可视企业具体情况进行面谈。



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