一种不改变去合金拓扑结构的去合金杆直径调控方法

本发明属于增材制造，具体涉及一种不改变去合金拓扑结构的去合金杆直径调控方法。

背景技术：

1、现有技术中，化学去合金方法制备的拓扑结构杆径极细(通常为纳米级别)，经过后续热处理后，其拓扑结构往往会被破坏，如图1所示。液态金属去合金(lmd)在金属熔体中的去合金化是一个高温过程，具有高反应速率的优点，然而，其在高温下显著增长的韧带直径会导致产生粗糙的多孔结构，已知这种粗化现象通过热激活原子的扩散发生。因此，理论上降低去合金化温度可以有效抑制粗化。

2、对lmd来说，最低脱合金温度受限于熔池金属的熔化温度，即使在此下限温度下，杆径通常也在亚微米级，比在化学溶液中脱合金时获得的杆径大一个数量级，在保证拓扑结构完整性的前提下得到较粗的韧带结构是一技术难题。

3、现有技术中，例如专利文献cn115921898a公开一种激光粉床熔融技术结合去合金化法制备多孔铜的方法，使用激光粉床熔融技术对含铜粉末进行打印，通过调节激光功率、舱口间距、扫描速度等参数，制得宏观结构可设计、元素分布均匀且致密的前驱体材料，将其浸入酸溶液或碱溶液中去合金化，得到具有结构可控的微孔-韧带双连续网络结构的多孔铜材料，利用增材制造技术实现复杂结构和高精度的零件的制造，并且强化多孔材料孔径与结构的可设计性。专利文献cn112126803a公开高熵合金纳米多孔材料的制备方法，高熵合金母合金进行均质化处理，冷却后冷轧，进行液态去合金化处理或者固态去合金化处理，液态去合金化处理的过程是将高熵合金母合金带材与水混合后进行水热反应；固态去合金化处理的过程是将高熵合金母合金带材在真空下焙烧，制得的高熵合金纳米多孔材料具有均匀的三维、开放、相互渗透的多孔网络结构特性，孔隙率大于10％。可见，稳定的拓扑结构是超材料实现性能稳定的前提条件，目前尚没有采用lmd对tifecu去合金拓扑结构杆径进行调控得到高温稳定的去合金拓扑结构相关报道。

技术实现思路

1、为解决现有技术中化学去合金制备的拓扑结构杆径极细(通常为纳米级别)，容易导致后续热处理后拓扑结构被破坏的问题，本发明的目的在于提供一种不改变去合金拓扑结构的去合金杆直径调控方法，采用lmd技术对tifecu去合金拓扑结构的杆径进行调控，得到高温稳定的去合金拓扑结构。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明提供一种不改变去合金拓扑结构的去合金杆直径调控方法，包括以下步骤：

4、s1：采用激光粉床熔融技术对ti、fe和cu金属混合粉末进行打印，制得tifecu前驱体；

5、s2：打印后的tifecu前驱体进行线切割，然后放入真空管式炉中进行液态金属去合金，其中熔池金属为mg，所述液态金属去合金的温度为800～850℃，时间为20～60min，得到含有去合金拓扑结构的lmd多孔材料；

6、s3：所述lmd多孔材料放入硝酸溶液中浸泡，以去除其上凝固的mg，即得。

7、作为优选，步骤s1中，所述tifecu前驱体按照质量百分比含量计由35wt％ti、2wt％fe和63wt％cu组成。

8、作为优选，步骤s1中，所述打印参数包括：激光功率为90w，扫描速度为1400mm/s，抬升量为0.03mm，道间距为0.08mm。

9、作为优选，步骤s2中，所述线切割后的试样尺寸为2×2×4mm。

10、作为优选，步骤s2中，所述液态金属去合金的温度为800℃，时间为60min。

11、作为优选，步骤s3中，所述硝酸溶液的浓度为2～4mol/l，浸泡时间为4～6h。

12、作为更优选，步骤s3中，所述硝酸溶液的浓度为3mol/l，浸泡时间为5h。

13、作为优选，步骤s3中，去合金拓扑结构的平均杆径为0.9～2.2μm。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：针对化学去合金方法制备的拓扑结构杆径在后续热处理后其拓扑结构被破坏的问题，采用lmd技术，在保证完整拓扑结构的前提下通过调整lmd过程去合金温度和时间，对tifecu去合金拓扑结构的杆径进行调控，得到高温稳定的去合金拓扑结构，实现不改变去合金拓扑结构的去合金杆直径调控。

技术特征：

1.一种不改变去合金拓扑结构的去合金杆直径调控方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述不改变去合金拓扑结构的去合金杆直径调控方法，其特征在于，步骤s1中，所述tifecu前驱体按照质量百分比含量计由35wt％ti、2wt％fe和63wt％cu组成。

3.根据权利要求1所述不改变去合金拓扑结构的去合金杆直径调控方法，其特征在于，步骤s1中，所述打印参数包括：激光功率为90w，扫描速度为1400mm/s，抬升量为0.03mm，道间距为0.08mm。

4.根据权利要求1所述不改变去合金拓扑结构的去合金杆直径调控方法，其特征在于，步骤s2中，所述线切割后的试样尺寸为2×2×4mm。

5.根据权利要求1所述不改变去合金拓扑结构的去合金杆直径调控方法，其特征在于，步骤s2中，所述液态金属去合金的温度为800℃，时间为60min。

6.根据权利要求1所述不改变去合金拓扑结构的去合金杆直径调控方法，其特征在于，步骤s3中，所述硝酸溶液的浓度为2～4mol/l，浸泡时间为4～6h。

7.根据权利要求6所述不改变去合金拓扑结构的去合金杆直径调控方法，其特征在于，步骤s3中，所述硝酸溶液的浓度为3mol/l，浸泡时间为5h。

8.根据权利要求1所述不改变去合金拓扑结构的去合金杆直径调控方法，其特征在于，步骤s3中，去合金拓扑结构的平均杆径为0.9～2.2μm。

技术总结本发明公开了一种不改变去合金拓扑结构的去合金杆直径调控方法，包括：采用激光粉床熔融技术对Ti、Fe和Cu金属混合粉末进行打印，制得TiFeCu前驱体，将其进行线切割后放入真空管式炉中进行液态金属去合金，熔池金属为Mg，去合金温度为800～850℃，时间为20～60min，得到含有去合金拓扑结构的LMD多孔材料，放入硝酸溶液中浸泡以去除其上凝固的Mg。本发明针对化学去合金方法中拓扑结构杆径在后续热处理后容易被破坏的问题，采用LMD技术，在保证完整拓扑结构的前提下通过调整LMD过程的去合金温度和时间，得到高温稳定的TiFeCu去合金拓扑结构杆径，实现不改变去合金拓扑结构的去合金杆直径调控。技术研发人员：宁哲达,钟豪章,顾剑锋受保护的技术使用者：上海交通大学技术研发日：技术公布日：2024/11/21