本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種鐵基非晶及納米晶合金的成型方法，屬于增材制造領(lǐng)域。采用微噴射粘結(jié)成型方法將鐵基非晶混合粉末或納米晶合金混合粉末制備成坯體，然后燒結(jié)坯體獲得制品。鐵基非晶混合粉末或納米晶合金混合粉末中均勻混合有粘結(jié)劑。燒結(jié)采用的溫度高于粘結(jié)劑的熔點5℃～10℃，同時低于鐵基非晶粉末相變溫度或納米晶合金粉末相變溫度。本發(fā)明專利技術(shù)方法能夠用來制備大尺寸復雜形狀塊體鐵基非晶及納米晶合金制品。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于增材制造領(lǐng)域，具體涉及一種鐵基非晶及納米晶合金的微噴射粘結(jié)成型方法。
技術(shù)介紹
微噴射粘結(jié)技術(shù)又稱微滴噴射技術(shù)及三維噴印(Three-dimens1nal Printing)，是增材制造技術(shù)的一種。其利用計算機將零件的三維模型切片，將粉末鋪成薄層，根據(jù)截面輪廓利用噴頭的運動，將液滴選擇性噴射在薄層上，通過液體與固體粉末的綜合作用將選定的區(qū)域固化成形，重復上述過程，直至完成零件的成形。它采用離散、堆積成型的原理，借助計算機輔助設(shè)計與制造，在無需任何工裝模具的情況下，將固體粉末材料直接成形為三維實體零件，不受成形件復雜程度的影響。具有成形速度快、成形材料類型廣泛、設(shè)備成本及運行費用低等優(yōu)點。鐵基非晶及納米晶合金具有高飽和磁感應(yīng)強度、高導磁率、低損耗、及優(yōu)異的溫度穩(wěn)定性，可用于變壓器、放大器、扼流器、電感等領(lǐng)域，在功能材料和結(jié)構(gòu)工程材料領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。在實際工程應(yīng)用中，以薄帶卷繞成磁芯時，由于卷繞空隙大，致密度低，且在層與層之間存在大量的空氣，勢必導致磁通密度的降低，漏磁大，顯著降低了磁芯輸出性能。而對于高性能、小型化的電機來說，磁芯材料不僅需要同時具有高飽和磁感應(yīng)強度等優(yōu)異軟磁性能，而且還需要形狀復雜的塊體材料以滿足獲得特殊空間磁路分布的要求。鐵基非晶及納米晶合金塊體材料的制備就顯得尤為重要。現(xiàn)有的鐵基非晶及納米晶合金的成形方法主要有:惰性氣體凝聚原位加壓成形法、機械合金研磨(Mechanical Alloying)結(jié)合加壓成塊法、放電等離子燒結(jié)、銅模鑄造法、大塑性變形技術(shù)、超高壓成型。然而，目前上述方法制備獲得的鐵基非晶及納米晶合金塊體材料工藝復雜，形狀單一難以制備出復雜形狀的制品，這大大限制了鐵基非晶及納米晶合金的應(yīng)用范圍。因此，需要開發(fā)出新型的成型方法或者設(shè)備，以能制備大尺寸復雜形狀的塊體鐵基非晶及納米晶合金軟磁材料。
技術(shù)實現(xiàn)思路
針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本專利技術(shù)提供了一種為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)的目的在于提供一種鐵基非晶及納米晶合金的微噴射粘結(jié)成型方法，能夠用來制備大尺寸復雜形狀塊體鐵基非晶及納米晶合金。為實現(xiàn)上述目的，按照本專利技術(shù)的一個方面，提供了，其特征在于，采用微噴射粘結(jié)成型方法將鐵基非晶混合粉末或納米晶合金混合粉末制備成坯體，然后燒結(jié)坯體獲得制品。所述鐵基非晶混合粉末或納米晶合金混合粉末是指混合有粘結(jié)劑的鐵基非晶粉末或混合有粘結(jié)劑的納米晶合金粉末。以上專利技術(shù)構(gòu)思中，粘結(jié)劑作用是幫助鐵基非晶粉末或者納米晶合金粉末成型。進一步的，所述微噴射粘結(jié)成型方法具體包括如下步驟:S1:首先，將鐵基非晶粉末或者納米晶合金粉末與粘結(jié)劑執(zhí)行機械混合，接著再加入添加劑執(zhí)行機械混合；或采用溶劑沉淀法將粘結(jié)劑覆膜在鐵基非晶粉末或者納米晶合金粉末表面，接著再加入添加劑執(zhí)行機械混合；獲得鐵基非晶混合粉末或納米晶合金混合粉末，所述添加劑為聚乙二醇或液態(tài)卵磷脂；S2:利用液態(tài)粘結(jié)液，采用微噴射粘結(jié)成型方法將鐵基非晶混合粉末或納米晶合金混合粉末制備成厚度不大于0.3mm的薄層堆疊粘結(jié)而成的坯體。以上專利技術(shù)構(gòu)思中，步驟S2譬如可具體為:采用微噴射粘結(jié)設(shè)備將上述鐵基非晶混合粉末或納米晶合金混合粉末在工作缸中鋪設(shè)成薄層，并控制打印噴頭運動根據(jù)計算機中的截面輪廓信息噴射液體粘結(jié)劑，打印完一層后工作缸下降一個層厚，重復上述過程，逐層累積直到完成整個零件的成形。粘結(jié)劑的作用是與液體粘結(jié)劑反應(yīng)產(chǎn)生粘結(jié)作用，幫助成型坯體。添加劑作用是為成型過程中提供微弱的粘結(jié)力，防止鋪粉時出現(xiàn)翹曲變形。進一步的，所述燒結(jié)采用的溫度高于粉末中粘結(jié)劑的熔點5?10°C，同時低于鐵基非晶粉末相變溫度或納米晶合金粉末相變溫度，以使燒結(jié)后獲得的制品仍然保持非晶組織或者是納米晶組織。燒結(jié)是為了使粘結(jié)劑熔化再凝固從而使鐵基非晶粉末或納米晶合金粉末粘結(jié)更為充分。實際工程中，燒結(jié)過程可采用快速升溫至燒結(jié)溫度并保溫1?4h并隨爐冷卻至室溫出爐。進一步的，所述鐵基非晶粉末或納米晶合金粉末的平均粒徑為50 μπι?80 μπι。鐵基非晶粉末或納米晶合金粉末的平均粒徑優(yōu)選為60 μπι?70 μm，此時具有較好的流動性和可成形性。進一步的，步驟S2中，所述薄層的厚度優(yōu)選為0.1mm?0.2mm。試驗證明，薄層厚度在該范圍內(nèi)，成形制件具有較高的成形精度和強度。進一步的，步驟S1中，所述粘結(jié)劑為聚乙稀醇或麥芽糖糊精，所述粘結(jié)劑的質(zhì)量為鐵基非晶粉末質(zhì)量或納米晶合金粉末質(zhì)量的2%?15%。進一步的優(yōu)選的，所述粘結(jié)劑的質(zhì)量為鐵基非晶粉末質(zhì)量或納米晶合金粉末質(zhì)量的6%?10%。進一步的，步驟S1中，所述添加劑質(zhì)量為鐵基非晶粉末質(zhì)量或納米晶合金粉末質(zhì)量的0.1%?2%。進一步的優(yōu)選的，所述添加劑質(zhì)量為鐵基非晶粉末質(zhì)量或納米晶合金粉末質(zhì)量的0.8%?1.5%。進一步的，步驟S2中的所述液態(tài)粘結(jié)液為水基粘結(jié)液，根據(jù)噴頭對液體的粘度、表面張力等參數(shù)的要求來配制，實際工程中，因為打印設(shè)備不一樣，對粘結(jié)液的參數(shù)要求不同，譬如一種優(yōu)選的液態(tài)粘結(jié)液包括的成分及各成分占總質(zhì)量的百分比分別為:0.5%?2.0%的聚乙二醇1.0%?2.0%的聚乙烯吡咯烷酮0.5%?2.0%的十六烷基三甲基溴化銨或者十二烷基苯磺酸鈉余量的去離子水。本專利技術(shù)中，將鐵基非晶或納米晶合金帶材先粉粹制成粉末，利用微噴射粘結(jié)成型方法成型獲得坯體，再將坯體進行燒結(jié)，通過控制燒結(jié)溫度和時間，使得鐵基非晶或納米晶合金的組織結(jié)構(gòu)不變，仍然為非晶形態(tài)或者是納米晶形態(tài)，燒結(jié)只是使鐵基非晶或則納米晶合金顆粒間混合粉末粘結(jié)更牢固，從而獲得一定的力學性能。本專利技術(shù)方法尤其適合制備復雜形狀塊體體積較大的功能性鐵基非晶或者納米晶合金制品。總體而言，由于采用了微噴射粘結(jié)技術(shù)來成形鐵基非晶及納米晶合金軟磁材料，能夠取得下列有益效果:1、采用微噴射粘結(jié)技術(shù)成型鐵基非晶或者納米晶合金，一方面，能夠根據(jù)尺寸和形狀的要求來成形鐵基非晶及納米晶合金塊體，從而拓寬了鐵基非晶及納米晶合金應(yīng)用范圍；另一方面，微噴射粘結(jié)技術(shù)成形出的鐵基非晶及納米晶合金制件可直接用于工業(yè)需求，不需要進行機加工，保留鐵基非晶及納米晶合金粉末原始特性，不會因為成形工藝控制不當出現(xiàn)消磁等問題。2、相對于傳統(tǒng)制備鐵基非晶及納米晶合金的工藝，微噴射粘結(jié)技術(shù)大大簡化了成形工藝，可以實現(xiàn)復雜件的無模制造，能夠高效率地制備了大尺寸及復雜形狀的鐵基非晶及納米晶合金應(yīng)用，在工業(yè)應(yīng)用方面具有廣闊的應(yīng)用前景。【附圖說明】圖1是本專利技術(shù)方法的具體的流程示意圖。【具體實施方式】為了使本專利技術(shù)的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本專利技術(shù)進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本專利技術(shù)，并不用于限定本專利技術(shù)。此外，下面所描述的本專利技術(shù)各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。本專利技術(shù)方法的核心為:采用微噴射粘結(jié)成型方法將鐵基非晶混合粉末或納米晶合金混合粉末制備成坯體，然后燒結(jié)坯體獲得制品。圖1是本專利技術(shù)方法的具體流程示意圖，由圖可知，本專利技術(shù)方法具體可包括三大步驟，首先制備鐵基非晶混合粉末或納米晶合金混合粉末，再采用微噴射粘結(jié)成型方法將鐵基非晶混合粉末或納米晶合金混合粉末制備成坯體，最后燒結(jié)坯體獲得制品。實施例1本實施例中的鐵基非晶本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種鐵基非晶及納米晶合金的成型方法，其特征在于，采用微噴射粘結(jié)成型方法將鐵基非晶混合粉末或納米晶合金混合粉末制備成坯體，然后燒結(jié)坯體獲得制品，所述鐵基非晶混合粉末或納米晶合金混合粉末是指均勻混合有粘結(jié)劑的鐵基非晶粉末或均勻混合有粘結(jié)劑的納米晶合金粉末。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：宋波，田樂，魏青松，周燕，李晶，史玉升，劉潔，文世峰，
申請(專利權(quán))人：華中科技大學，
類型：發(fā)明
國別省市：湖北;42
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