一种适用于增材制造的铜合金

本发明涉及增材制造，具体涉及一种适用于增材制造的铜合金。

背景技术：

1、增材制造技术是近40年来兴起的一种集光、机电、计算机、数控及新材料于一体的先进制造技术。增材制造技术改变了传统加工技术里以切削材料为主的制造方式，通过将粉末、液体或片状、丝状等离散材料逐层堆积，直接生成三维实体。理论上，只需在计算机上设计出结构模型，就可以利用该技术绕过传统制造里复杂的生产工艺，快速地将设计变成实物，这符合现代和未来制造业对产品个性化、定制化、特殊化需求的发展趋势。因此，增材制造技术促使制造技术取得革命性的进步。

2、目前，铜及其合金相对低的激光吸收率、高温环境下容易发生氧化反应以及高的导热率都对其在增材制造应用提出了挑战，因此需要开发出适用于增材制造的铜合金。

技术实现思路

1、为解决增材制造铜合金的难题，更换绿色激光源或者大功率激光器的方法已被列入考虑，但其成本过高不适用于大批量的工业成产。而设计成分适合的铜合金体系加上设置合理的激光参数也有望解决此问题。本发明旨在提供一种适用于增材制造的铜合金及其制备方法，获得高强度的铜合金。

2、本发明目的通过以下技术解决方案来实现：

3、一种适用于增材制造的铜合金，其化学成分按质量百分比计为：al：8.5～10.0％，ni：1.8～2.5％，fe：2.5～4.0％，mn：1.5～2.5％，nb：0.2～0.4％，co：0.5～1.0％，zr：0.05～0.2％，cr：0.1～0.4％，余量为cu。

4、基于铜合金粉末增材制造铜合金的方法，具体包括如下步骤：

5、按照设计的成分配比依次通过真空熔炼、气雾化、筛粉制取粒径为15～53μm的铜合金粉末，将粉末用选区激光熔化技术制备成铜合金块体，选择光斑直径为130μm的激光器，采用每层激光扫描方向旋转67°的扫描策略，设置激光功率为350～400w，扫描速度为800～1000mm/s，扫描间距为70～90μm，铺粉层厚为30μm，在基板上增材制造出所述铜合金的块体试样。

6、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

7、本发明设计了一种适用于增材制造的铜合金，该合金体系打印工艺性好，通过增材制造得到的块状增材体平行于基板方向，室温抗拉强度、屈服强度和断后延伸率分别为702～750mpa、580～624mpa、22.4～25.2％；而垂直于基板方向，室温抗拉强度、屈服强度和断后延伸率分别为674～718mpa、536～578mpa、24.7～27.1％。总之，铜合金增材制造出的试样打印工艺性、成形性较好，增材体兼具高强度与塑性。

技术特征：

1.一种适用于增材制造的铜合金，其特征在于，其化学成分按质量百分比计为：al：8.5~10.0%，ni：1.8~2.5%，fe：2.5~4.0%，mn：1.5~2.5%，nb：0.2~0.4%，co：0.5~1.0%，zr：0.05~0.2%，cr：0.1~0.4%，余量为cu。

2.基于权利要求1所述的铜合金增材制造铜合金块体的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，按照设计的合金成分配比依次通过真空熔炼、气雾化、筛粉制取铜合金粉末。

4. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，铜合金粉末的粒径为15~53 μm。

技术总结本发明公开了一种适用于增材制造的铜合金，其化学成分按质量百分比为：Al：8.5~10.0%，Ni：1.8~2.5%，Fe：2.5~4.0%，Mn：1.5~2.5%，Nb：0.2~0.4%，Co：0.5~1.0%，Zr：0.05~0.2%，Cr：0.1~0.4%，余量为Cu。该合金体系用于增材制造时打印工艺性好，增材体室温抗拉强度、屈服强度和断后延伸率分别为674~750 MPa、536~624 MPa、22.4~27.1%。技术研发人员：孔见,徐涛,董可伟,彭勇,王克鸿受保护的技术使用者：南京理工大学技术研发日：技术公布日：2024/9/12