一种激光－强磁场复合熔铸制备偏晶合金的方法

摘要

一种激光－强磁场复合熔铸制备偏晶合金的方法，该方法的特点是：首先，根据偏晶合金的化学成分，将各组分的金属粉末按质量百分比混合，配制成粒度均匀、流动性好的偏晶合金粉末；然后，将具有循环冷却水系统的铜铸模放置于强磁场装置内的中心位置，利用粉末喷嘴将偏晶合金粉末喷射入CO₂激光束热源内快速熔化，当激光束运动移开后，熔化的偏晶合金粉末在铜铸模内快速凝固并形成偏晶合金。本发明利用CO₂激光束快速加热熔化偏晶合金粉末的同时引入强磁场，抑制熔体的对流，降低第二相颗粒的运动速度，改善偏晶合金的组织偏析与结构分层。因此，采用本发明可在高效率、低成本的条件下，制备大尺寸、第二相颗粒均匀分布、高性能的偏晶合金，克服了常规方法在重力场条件下难铸造且存在组织分布不均匀与分层现象的问题。

主权项

一种激光－强磁场复合熔铸制备偏晶合金的方法，其特征是方法与步骤为：（1）根据偏晶合金的化学成分，将各组分的金属粉末按质量百分比混合，并加入到成膜物质中机械搅拌配制成浆料；（2）将配制好的的浆料经行星式球磨机混合均匀后，放置于干燥箱内在120~250℃温度下烘干，经机械研磨成粒度均匀、流动性好的偏晶合金粉末，并放置于旁轴自动送粉器的装料斗内；（3）将具有循环冷却水系统的铜铸模放置于强磁场装置的超导磁体内的中心位置，在铜铸模内获得强度为10~50T强磁场，其中，铜铸模循环冷却水流量为30~500L/min；（4）将CO₂激光器发出的激光束与积分镜作用后形成光斑尺寸为30mm×5mm的宽带CO₂激光束与粉末喷嘴定位于铜铸模边缘，利用粉末喷嘴将偏晶合金粉末喷射入宽带CO₂激光束的热源内快速熔化，当宽带CO₂激光束在铜铸模内扫描时，熔化的偏晶合金粉末在铜铸模底部快速凝固并形成沉积层；（5）当在铜铸模底部沉积完一圈之后，沿着激光扫描速度的垂直方向移动加工机床，其移动的距离为宽带CO₂激光束光斑长度方向的85~90%；其中，激光功率为1~10kW，激光扫描速度为60~600mm/min，粉末流量为10~120g/min，粉末喷嘴与铜铸模底部表面的夹角为40~60°；（6）重复步骤（4）－（5），直到沉积层布满整个铜铸模底部；（7）检测沉积层是否充满整个铜铸模，如果没有，将激光加工头沿Z轴向上移动一段距离ΔZ，该距离ΔZ为刚形成的沉积层的厚度，重复步骤（4）－（6），直到形成的沉积层充满整个铜铸模；（8）当获得与铜铸模相同开口深度的沉积层时，将铜铸模与沉积层分离，然后将沉积层放入电阻炉内在200~500℃温度下退火，获得无裂纹、高性能的偏晶合金。