金属3D打印技术制备高性能硬质合金增强钢铁复合材料

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采用传统方法制备轴承钢时,碳化物偏析,尺寸过大。这些进一步限制了零件的使用寿命和耐磨性,严重影响了零件的安全使用,限制了高质量产业的发展。本项目的总体思路是开发高强度、轻量化汽车零部件新型加工成形技术和新产品,解决钢铁材料加工产业链延伸共性问题,帮助传统钢铁企业改造提升传统产业,加快创新发展、转型升级。围绕汽车关键零部件增材制造研发项目,结合国内装备制造能力的提升,利用西安赛隆和西建大增材制造技术的积累,完成“优质原料棒材生产-高品质球形粉末控制-增材制造设备自主研发3D打印工艺参数适配-轴承等关键零部件生产-应用性能研究-应用推广”全流程自主研制,成功研发出轴承用钢的新型产业化路线。利用等离子旋转电极制备高球形度、粒径分布均匀的高碳铬轴承钢(GCr15)和优质碳素结构用钢(45#钢),从粉末冶金角度,解决轴承钢与齿轮钢铸锻用品的碳化物偏析难题,为实现成分均匀、无偏析的轴承制品提供高品质粉末原料,制备粉末。自主开发了可替换式加工平台 、可变缸径(140mm×140mm×300mm、120mm×120mm×145mm、100mm×100mm×145mm、80mm×80mm×145mm)、上/下联合送粉、多相可变换磁场、开源控制系统等多功能集成的LYZN-L1型激光增材制造专用设备。使用激光和电子束增材制造设备探究45号钢和GCr15轴承钢的工艺参数,制备出来高致密度样品。汽车用减速器轴承、气缸连杆应用,利用PREP技术制备得到了GCr15合金粉末和45钢合金粉末,通过在粉末原料中加入增强颗粒来制备金属基复合材料,以提高力学性能。其次是利用制备的金属复合粉末,分别采用激光和电子束增材制造技术制备汽车工业典型减速器轴承、气缸连杆等零部件,制备得到的零件。相关研究成果发表论文近10篇,SCI收录5篇,申报专利10余项,授权6项。获陕西省金属学会冶金科技一等奖,第六届陕西省研究生创新成果展一等奖,第四届和第五届全国大学生冶金科技竞赛,西安建筑科技大学科学研究优秀成果奖-科技进步一等奖等多项奖励。