一种选区激光熔化CuCr触头材料、CuCr触头及其制备方法

本发明属于金属增材制造，具体涉及一种选区激光熔化cucr触头材料、cucr触头及其制备方法。

背景技术：

1、铜铬合金由于其优良的电导率以及热导率被广泛应用于电力电子等领域，但传统加工难以成形复杂铜铬构件。选区激光熔化(selective laser melting,slm)是指利用聚焦高能的激光束，根据成形数字模型离散后获得的扫描路径，扫描预设轨迹，重合叠加制造的一种增材制造工艺。选区激光熔化技术的兴起为成形复杂铜零件的发展带来了新的契机，但铜铬合金的超高热导率以及极低的激光吸收率使其在选区激光熔化成形时，呈现出工艺窗口窄、致密度低和表面质量差等问题。

2、针对目前slm铜铬合金上述存在的问题，主要的解决方案有两种，一是选用大功率的激光器增加能量的输入，或采用对激光吸收率更高的微纳米粉末进行成形。但是激光功率越高就需要大直径激光束，这就会降低成形件的尺寸精度，而微纳米粉末的团聚性也是目前难以克服的问题。因此，进一步提高铜铬合金粉末本身对激光的吸收使其充分熔化，对目前激光增材制造生产铜零件的发展至关重要。二是采用热处理工艺来改善铜铬合金的表面质量，但与其他金属制备相比仍存在成形效率低，表面质量差的问题。

3、搅拌摩擦加工是一种剧烈塑性变形加工技术，在摩擦热和机械搅拌的作用下，加工区材料发生动态再结晶和机械破碎，使其微观结构在极短时间内发生明显细化、致密化和均匀化，能够达到铜铬合金均匀化及致密化的目的。

技术实现思路

1、针对上述现有技术不足与缺陷，本发明的目的在于，提供一种选区激光熔化cucr触头材料及其制备方法，解决现有技术中的方法制备cucr触头材料时存在表面质量差及致密度低的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：一种选区激光熔化cucr触头材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

3、步骤1，将cu粉末和cr粉末在罐磨机中进行混合，制备cucr混合粉；

4、步骤2，使用步骤1制备的cucr混合粉在选区激光设备上进行选区激光熔化，得到选区激光熔化cucr板材；

5、步骤3，对步骤2制备的选区激光熔化板材进行搅拌摩擦加工，搅拌摩擦加工完进行热处理，最终获得选区激光熔化cucr触头材料。

6、本发明还具有如下技术特征：

7、所述的步骤1中，cu粉末和cr粉末含量分别为65-75wt％和25-35wt％，cu粉末和cr粉末的颗粒尺寸为15-53μm。

8、所述的步骤1中，罐磨机中加入的磨球材质为钢材，磨球直径为4-8mm，球料比为6-8:1，罐磨机的转速为200-400r/min，混合时间为18±6h。

9、所述的步骤2中，选区激光熔化时激光功率为150-180w，铺粉厚度为0.01-0.02mm，扫描速度为400-600mm/s，扫描间距为0.06-0.08mm。

10、所述的步骤2中，选区激光熔化cucr板材厚度为4-6mm。

11、所述的步骤3中，搅拌头材质为w-re合金，轴肩直径为10-14mm，搅拌针为圆锥形；搅拌针根部直径为4-6mm，顶部直径为2-4mm。

12、所述的步骤3中，搅拌头的旋转速度为800-1200r/min，前进速度为30-50mm/min。

13、所述的步骤3中，搅拌摩擦加工处理过程中通入氩气保护气体。

14、所述的步骤3中，搅拌摩擦加工后热处理过程为750±10℃保温2±0.5小时，随炉冷却至400±50℃，最后空冷至室温。

15、本发明还给出一种选区激光熔化cucr触头材料，采用上述的方法制备得到。

16、本发明还给出一种选区激光熔化cucr触头，采用上述的选区激光熔化cucr触头材料制备得到。

17、本发明与现有技术相比，有益的技术效果是：

18、(ⅰ)本发明的方法成形周期短、制备工艺简单，适用于工业化生产，适用于cr含量范围广的cucr触头材料原材料制备。

19、(ⅱ)本发明的方法在选区激光熔化cucr触头材料的基础上进一步提高了其表面质量及致密度。

20、(ⅲ)本发明制备的选区激光熔化cucr触头材料可用于高性能及高精度的铜合金零件。

技术特征：

1.一种选区激光熔化cucr触头材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的选区激光熔化cucr触头材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中，cu粉末和cr粉末含量分别为65-75wt％和25-35wt％，cu粉末和cr粉末的颗粒尺寸为15-53μm。

3.如权利要求1所述的选区激光熔化cucr触头材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中，罐磨机中加入的磨球材质为钢材，磨球直径为4-8mm，球料比为6-8:1，罐磨机的转速为200-400r/min，混合时间为18±6h。

4.如权利要求1所述的选区激光熔化cucr触头材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤2中，选区激光熔化时激光功率为150-180w，铺粉厚度为0.01-0.02mm，扫描速度为400-600mm/s，扫描间距为0.06-0.08mm。

5.如权利要求1所述的选区激光熔化cucr触头材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤2中，选区激光熔化cucr板材厚度为4-6mm。

6.如权利要求1所述的选区激光熔化cucr触头材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤3中，搅拌头材质为w-re合金，轴肩直径为10-14mm，搅拌针为圆锥形；搅拌针根部直径为4-6mm，顶部直径为2-4mm；

7.如权利要求1所述的选区激光熔化cucr触头材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤3中，搅拌摩擦加工处理过程中通入氩气保护气体；

8.一种选区激光熔化cucr触头材料，其特征在于，采用如权利要求1-7中任意一条权利要求所述的方法制备得到。

9.一种选区激光熔化cucr触头，其特征在于，采用如权利要求8中所述的选区激光熔化cucr触头材料制备得到。

技术总结本发明公开了一种选区激光熔化CuCr触头材料、CuCr触头及其制备方法，该方法包括以下步骤：步骤1，将Cu粉末和Cr粉末在罐磨机中进行混合，制备CuCr混合粉；步骤2，使用步骤1制备的CuCr混合粉在选区激光设备上进行选区激光熔化，得到选区激光熔化CuCr板材；步骤3，对步骤2制备的选区激光熔化板材进行搅拌摩擦加工，搅拌摩擦加工完进行热处理，最终获得选区激光熔化CuCr触头材料。本发明的方法成形周期短、制备工艺简单，适用于工业化生产，适用于Cr含量范围广的CuCr触头材料原材料制备。本发明的方法在选区激光熔化CuCr触头材料的基础上进一步提高了其表面质量及致密度。本发明制备的选区激光熔化CuCr触头材料可用于高性能及高精度的铜合金零件。技术研发人员：王文,刘艺,郑鹏飞,霍可越,谢海瑞,张旭,马乾芝,乔柯,强凤鸣,王快社受保护的技术使用者：西安建筑科技大学技术研发日：技术公布日：2024/6/11