本發(fā)明涉及零件制造方法，尤其涉及一種三維(three dimension,3D)打印方法

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的3D打印方法需要使用高強(qiáng)度的激光束，導(dǎo)致加工過(guò)程中零件局部溫度過(guò)高，從而產(chǎn)生熱應(yīng)變和殘余應(yīng)力，造成零件翹曲，裂紋，脫層等問(wèn)題，降低零件的機(jī)械性能和尺寸精度，甚至導(dǎo)致零件成形失敗。零件局部溫度過(guò)高也可能產(chǎn)生一個(gè)熱影響區(qū)，導(dǎo)致激光束未照射到的零件鄰近區(qū)域發(fā)生熔化，從而降低零件表面精度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本發(fā)明提供一種3D打印方法。

本發(fā)明實(shí)施方式的3D打印方法包括以下步驟：

混合粉末狀待加工材料及粉末狀尼龍材料；

采用選擇性激光燒結(jié)技術(shù)熔化所述尼龍材料以粘結(jié)所述待加工材料形成生坯；

加熱所述生坯進(jìn)行熱脫脂以使所述尼龍材料揮發(fā)；

加熱所述生坯至所述待加工材料的燒結(jié)溫度以對(duì)所述生坯進(jìn)行燒結(jié)；及

將所述生坯的環(huán)境溫度降至室溫以得到致密零件。

在某些實(shí)施方式中，所述尼龍材料占所述待加工材料及所述尼龍材料總質(zhì)量的2％-6％。

在某些實(shí)施方式中，所述尼龍材料包括尼龍12。

在某些實(shí)施方式中，所述生坯的形成技術(shù)包括選擇性激光燒結(jié)技術(shù)。

在某些實(shí)施方式中，所述選擇性激光燒結(jié)術(shù)采用的激光器包括二氧化碳激光器。

在某些實(shí)施方式中，所述熱脫脂操作在氮?dú)猸h(huán)境中進(jìn)行。

在某些實(shí)施方式中，所述燒結(jié)溫度低于所述待加工材料的熔點(diǎn)。

在某些實(shí)施方式中，所述燒結(jié)操作中嚴(yán)格控制氣相分壓。

在某些實(shí)施方式中，所述熱脫脂操作中，所述生坯的環(huán)境溫度上升速率為每分鐘1℃-每分鐘2.5℃。

在某些實(shí)施方式中，所述燒結(jié)操作中，將所述生坯的環(huán)境溫度升至所述待加工材料的燒結(jié)溫度后保持所述燒結(jié)溫度1小時(shí)-3小時(shí)。

在某些實(shí)施方式中，所述燒結(jié)操作在氬氣環(huán)境中進(jìn)行。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施方式的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是本發(fā)明實(shí)施方式的3D打印方法的流程示意圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施方式的3D打印方法的子流程示意圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施方式的3D打印方法的熱脫脂和燒結(jié)工藝曲線圖。

圖4是本發(fā)明實(shí)施方式的3D打印方法的脫脂燒結(jié)復(fù)合爐的立體示意圖。

圖5是本發(fā)明實(shí)施方式的3D打印方法的選擇性激光燒結(jié)技術(shù)的原理示意圖。

圖6是本發(fā)明實(shí)施方式的3D打印方法的另一個(gè)不銹鋼粉末進(jìn)行3D打印的子流程示意圖。

圖7是本發(fā)明實(shí)施方式的3D打印方法的不銹鋼打印樣品的生坯示意圖。

圖8是本發(fā)明實(shí)施方式的3D打印方法的不銹鋼打印樣品燒結(jié)后的示意圖。

圖9是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方式的3D打印方法的子流程示意圖。

圖10是本發(fā)明再一個(gè)實(shí)施方式的3D打印方法的子流程示意圖。

主要元件符號(hào)說(shuō)明：

激光束12、掃描鏡14、平整棍18、激光器16、脫脂燒結(jié)復(fù)合爐11

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式，所述實(shí)施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示相同或類(lèi)似的元件或具有相同或類(lèi)似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“縱向”、“橫向”、“長(zhǎng)度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”、“順時(shí)針”、“逆時(shí)針”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)所述特征。在本發(fā)明的描述中，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上，除非另有明確具體的限定。

在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接或可以相互通訊；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過(guò)它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公開(kāi)提供了許多不同的實(shí)施方式或例子用來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的不同結(jié)構(gòu)。為了簡(jiǎn)化本發(fā)明的公開(kāi)，下文中對(duì)特定例子的部件和設(shè)置進(jìn)行描述。當(dāng)然，它們僅僅為示例，并且目的不在于限制本發(fā)明。此外，本發(fā)明可以在不同例子中重復(fù)參考數(shù)字和/或參考字母，這種重復(fù)是為了簡(jiǎn)化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實(shí)施方式和/或設(shè)置之間的關(guān)系。此外，本發(fā)明提供了的各種特定的工藝和材料的例子，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以意識(shí)到其他工藝的應(yīng)用和/或其他材料的使用。

請(qǐng)參閱圖1-圖3，本發(fā)明實(shí)施方式的3D打印方法包括以下步驟：

S10：混合粉末狀待加工材料及粉末狀尼龍材料；

S20：采用選擇性激光燒結(jié)技術(shù)熔化尼龍材料以粘結(jié)待加工材料形成生坯；

S30：加熱生坯進(jìn)行熱脫脂以使尼龍材料揮發(fā)；

S40：加熱生坯至待加工材料的燒結(jié)溫度以對(duì)生坯進(jìn)行燒結(jié)；及

S50：將生坯的環(huán)境溫度降至室溫以得到致密零件。

本發(fā)明實(shí)施方式的3D打印方法使用尼龍材料作為消失模。待加工材料的成形支架由尼龍材料充當(dāng)，無(wú)須預(yù)先制作支架，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工序，降低了生產(chǎn)成本。尼龍材料是聚酰胺的俗稱(chēng)，是以重復(fù)的酰胺基團(tuán)為主鍵的聚合物。尼龍機(jī)械性能優(yōu)異，具有優(yōu)良的自潤(rùn)滑性。而且，相對(duì)于熔化待加工材料來(lái)制造零件的方法，由于熔化待加工材料所需溫度遠(yuǎn)高于熔化尼龍材料所需溫度，本發(fā)明實(shí)施方式的3D打印方法的加工過(guò)程溫度低，得到的致密零件不會(huì)產(chǎn)生較大溫度梯度、熱應(yīng)變和殘余應(yīng)力，避免了致密零件加工過(guò)程中的翹曲、裂紋及/或脫層問(wèn)題，保證了致密零件的機(jī)械性能和尺寸精度。本實(shí)施方式的3D打印方法還避免了激光束未照射到的致密零件的鄰近區(qū)域發(fā)生熔化，熔化物粘附在致密零件表面，從而降低致密零件的表面精度。本發(fā)明實(shí)施方式的3D打印方法由于可以打印能通過(guò)粉末冶金方法加工的致密零件，所以大大增加了3D打印方法所能選用的材料范圍，給生產(chǎn)生活帶來(lái)了便利。

3D打印是快速成型技術(shù)的一種。3D打印以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀待加工材料，通過(guò)逐層打印的方式來(lái)構(gòu)造致密零件。

尼龍材料具有較低的熔融點(diǎn)和分解溫度。尼龍1010粉末的熔化溫度為200-300℃。三元尼龍材料的熔化溫度為160-300℃。尼龍6粉末的熔化溫度為220℃左右。尼龍66粉末的熔化溫度為260℃左右。而金屬粉末的熔化溫度為600-1500℃。由此可見(jiàn)，熔化尼龍材料所需的溫度比熔化金屬粉末所需溫度低得多。

在有些實(shí)施方式中，尼龍材料還用石膏、鋁、鈦合金、不銹鋼、鍍銀、鍍金、橡膠類(lèi)材料等代替。

熱脫脂是指通過(guò)加熱坯體使粘結(jié)劑成分揮發(fā)或分解而從坯體中脫除的方法。本實(shí)施方式中的熱脫脂操作是加熱坯體使尼龍材料從坯體脫除。

燒結(jié)操作一般包括低溫預(yù)燒階段、中溫升溫?zé)Y(jié)階段和高溫保溫完成燒結(jié)階段三個(gè)階段。低溫預(yù)燒階段主要發(fā)生金屬的回復(fù)、吸附氣體和水分的揮發(fā)及/或壓坯內(nèi)成形劑的分解和排除。中溫升溫?zé)Y(jié)階段零件開(kāi)始出現(xiàn)再結(jié)晶現(xiàn)象。同時(shí)零件表面的氧化物被還原。高溫保溫完成燒結(jié)階段中零件顆粒的擴(kuò)散和流動(dòng)充分進(jìn)行并接近完成，零件顆粒之間形成大量閉孔，閉孔不斷縮小，零件的密度明顯增加。上述三個(gè)階段常常會(huì)相互重疊，相互影響，使得燒結(jié)過(guò)程變得十分復(fù)雜。

在某些實(shí)施方式中，尼龍材料占待加工材料及尼龍材料總質(zhì)量的2％-6％。

尼龍材料添加過(guò)多，在總量固定的情況下待加工材料所占混合粉末的比重降低，導(dǎo)致加工效率低。同時(shí)，尼龍材料過(guò)多可能導(dǎo)致熱脫脂階段耗時(shí)長(zhǎng)，增加生產(chǎn)成本。進(jìn)一步導(dǎo)致生坯脫脂后難以燒結(jié)，或燒結(jié)出的零件機(jī)械性能到不到要求。尼龍材料添加過(guò)少，可能出現(xiàn)尼龍材料熔化后不能有效粘結(jié)待加工材料的情況，導(dǎo)致生坯的形成失敗。

在某些實(shí)施方式中，尼龍材料包括尼龍12。

尼龍12具有良好的尺寸穩(wěn)定性和低吸濕率，熱變形溫度高。采用尼龍12保證了加工過(guò)程中待加工材料不結(jié)塊。且尼龍12的流平性好，收縮率在0.5％-2％之間，熔化后易與待加工粉末緊密粘合，使得待加工材料成形后的零件結(jié)構(gòu)緊密，尺寸精度較高。

尼龍12化學(xué)俗稱(chēng)聚十二內(nèi)酰胺。中文名稱(chēng)為聚月桂內(nèi)酰胺。尼龍12是半結(jié)晶-結(jié)晶熱塑性材料，相對(duì)密度為1.02。尼龍12的吸水率低，尺寸穩(wěn)定性好，耐低溫性優(yōu)良。尼龍12的熔點(diǎn)為170-180℃，無(wú)需高溫便可熔化。選擇尼龍12作為零件加工的消失模可以節(jié)省大量能源，降低加工成本。除了熔點(diǎn)較低，尼龍12還具有柔軟性高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、耐油、耐磨的特點(diǎn)。除了用作3D打印的消失模，尼龍12還用作光纖，電纜套，機(jī)械凸輪，滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，軸承等的材料。汽車(chē)燃油輸送管、汽車(chē)制動(dòng)剎車(chē)管、空調(diào)管、空壓設(shè)備軟管、工業(yè)用高壓液壓管、汽車(chē)防抱死系統(tǒng)螺線軸、復(fù)印機(jī)去靜電轉(zhuǎn)輥、抗靜電容器、IC芯片導(dǎo)軌等的制造也采用了尼龍12。

在某些實(shí)施方式中，生坯的形成技術(shù)包括選擇性激光燒結(jié)技術(shù)。

選擇性激光燒結(jié)技術(shù)生產(chǎn)周期短，從零件的CAD設(shè)計(jì)到零件的加工完成耗時(shí)短，生產(chǎn)過(guò)程數(shù)字化。且零件數(shù)據(jù)修正快捷，方便了生產(chǎn)。選擇性激光燒結(jié)技術(shù)適用材料范圍廣，受熱粘結(jié)的粉末材料都有被用作選擇性激光燒結(jié)技術(shù)原材料的可能。同時(shí)，選擇性激光燒結(jié)技術(shù)的材料無(wú)浪費(fèi)，未燒結(jié)的粉末可重復(fù)使用。選擇性激光燒結(jié)技術(shù)不需要預(yù)先制作支架，未燒結(jié)的松散粉末即是支架，減少了生產(chǎn)成本。選擇性激光燒結(jié)技術(shù)可以成型幾乎任何形狀的零件，尤其是具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)內(nèi)部的零件。

選擇性激光燒結(jié)技術(shù)是3D打印的重要步驟，采用待加工材料完成加工。具體步驟包括：

S22：將待加工材料鋪灑在已成形零件的上表面，使用平整棍18將待加工材料刷平整；及

S24：用在電腦控制下的激光器16發(fā)射出的激光束12通過(guò)掃描鏡14以一定的速度和能量密度，按分層面的數(shù)據(jù)掃描待加工材料直至得到致密零件。

激光束12掃描過(guò)的粉末就燒結(jié)成一定厚度的實(shí)體片層，未掃描的地方仍然保持松散的粉末狀。待加工材料在激光的照射下粘結(jié)在一起，形成零件的截面，并與已成形的部分粘接。一層待加工材料燒結(jié)完成后，再鋪上一層新的待加工材料進(jìn)行燒結(jié)。如此反復(fù)，完成零件的加工。

選擇性激光燒結(jié)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于選材較為廣泛，尼龍、蠟、合成樹(shù)脂、樹(shù)脂裹覆砂、聚碳酸脂、金屬、陶瓷粉末等都可以作為燒結(jié)對(duì)象。選擇性激光燒結(jié)技術(shù)還與鑄造工藝關(guān)系密切。如燒結(jié)的陶瓷型可作為鑄造之型殼、型芯，蠟型可做蠟?zāi)?，熱塑性材料燒結(jié)的模型可做消失模。

選擇性激光燒結(jié)技術(shù)的加工過(guò)程中產(chǎn)生較多粉狀污染物，設(shè)備一般要有單獨(dú)空間放置。選擇性激光燒結(jié)技術(shù)加工得到的產(chǎn)品存儲(chǔ)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)后可能會(huì)因?yàn)閮?nèi)應(yīng)力釋放而變形。

在某些實(shí)施方式中，選擇性激光燒結(jié)技術(shù)采用的激光器16包括二氧化碳激光器。

由于選擇性激光燒結(jié)技術(shù)采用的增益介質(zhì)須與紅外光子的能量相對(duì)應(yīng)，即相應(yīng)于紅外頻率。分子的振動(dòng)較為符合上述條件。而二氧化碳分子的振動(dòng)過(guò)程中，大量分子能獲得激光作用，且有上千種不同的頻率，在各光譜區(qū)中提供有效的激光激發(fā)，大大提高了工作效率。同時(shí)二氧化碳的獲取也較為簡(jiǎn)單、廉價(jià)，節(jié)省了加工成本。

二氧化碳激光器中，主要的工作物質(zhì)包括二氧化碳，氮?dú)猓?。二氧化碳是產(chǎn)生激光輻射的氣體。氮?dú)饧昂鉃檩o助性氣體。氦氣用來(lái)加速010能級(jí)熱弛豫過(guò)程，因此有利于激光能級(jí)100及020的抽空。氮?dú)庵饕诙趸技す馄髦衅鹉芰總鬟f作用，為二氧化碳激光上能級(jí)粒子數(shù)的積累與大功率高效率的激光輸出起促進(jìn)作用。二氧化碳激光器的工作原理大致如下：向激光器的放電管中輸入幾十毫安至幾百毫安的直流電流。放電時(shí)，放電管中的混合氣體內(nèi)的氮分子由于受到電子的撞擊而被激發(fā)起來(lái)。受到激發(fā)的氮分子便和二氧化碳分子發(fā)生碰撞，氮?dú)夥肿影炎约旱哪芰總鬟f給二氧化碳分子，二氧化碳分子從低能級(jí)躍遷到高能級(jí)上形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)發(fā)出激光。

在某些實(shí)施方式中，熱脫脂操作在氮?dú)猸h(huán)境中進(jìn)行。

氮?dú)馐蔷哂袩崃W(xué)穩(wěn)定狀態(tài)結(jié)構(gòu)的氣體，高溫條件下自身穩(wěn)定，且一般不和待加工材料發(fā)生反應(yīng)，同時(shí)能保護(hù)零件不發(fā)生氧化反應(yīng)，不形成雜質(zhì)。從使用成本角度講，氮?dú)饪蓮目諝庵蝎@取，原料豐富，故而大大降低了生產(chǎn)成本。

在有些實(shí)施方式中，還采取氨分解氣體作為保護(hù)氣。不過(guò)在燒結(jié)過(guò)程中，氨分解氣體容易造成部分零件脫碳脫氧，對(duì)產(chǎn)品性能造成影響，故而減少還原保護(hù)氣氛，將氮?dú)夂桶狈纸鈿怏w的混合作為脫脂環(huán)境。

若脫脂燒結(jié)階段發(fā)生進(jìn)氧現(xiàn)象，一般會(huì)造成零件表面發(fā)黑、發(fā)灰，零件無(wú)法收縮到位及/或尺寸偏大。若脫脂燒結(jié)結(jié)束后降溫階段有氧氣進(jìn)入，零件尺寸一般正常，但零件表面會(huì)因不同程度的氧化呈現(xiàn)出黑、灰、藍(lán)、紅、黃等不同顏色。

在某些實(shí)施方式中，燒結(jié)溫度低于待加工材料的熔點(diǎn)。

由于在利用固相反應(yīng)制備固體化合物時(shí)，反應(yīng)的速率由分子擴(kuò)散的快慢決定，因此常常需要較高的溫度才能使反應(yīng)有效地進(jìn)行。但是部分材料在熔化時(shí)會(huì)發(fā)生分解反應(yīng)，故燒結(jié)一般應(yīng)在待加工材料的熔點(diǎn)以下進(jìn)行，以保證得到均勻的物相。但是燒結(jié)溫度也不能太低，否則會(huì)使固相反應(yīng)的速率太低，反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，增加生產(chǎn)的成本。

按待加工材料的不同，燒結(jié)可以分為單元系燒結(jié)、多元系固相燒結(jié)和多元系液相燒結(jié)。單元系燒結(jié)是純金屬或化合物以熔點(diǎn)以下的溫度進(jìn)行固相燒結(jié)。多元系固相燒結(jié)是由兩種或兩種以上的組成以其中低熔成分的熔點(diǎn)溫度以下進(jìn)行的固相燒結(jié)。粉末燒結(jié)合金多屬于這一類(lèi)。多元系液相燒結(jié)以低于待加工材料組成中低熔成分熔點(diǎn)的溫度進(jìn)行燒結(jié)。

若環(huán)境溫度大于產(chǎn)品的燒結(jié)溫度，零件可能會(huì)尺寸偏小。若環(huán)境內(nèi)溫度小于燒結(jié)溫度，零件可能會(huì)尺寸偏大，密度偏低，進(jìn)行拋鏡面光等表面處理時(shí)出現(xiàn)黑點(diǎn)、沙孔。

在某些實(shí)施方式中，燒結(jié)操作中嚴(yán)格控制氣相分壓。

由于燒結(jié)一般需要在特定的氣氛或真空中進(jìn)行，當(dāng)待加工材料中含有價(jià)態(tài)可變的離子時(shí)，氣相分壓會(huì)直接影響到待加工材料成形后的組成和結(jié)構(gòu)，控制燒結(jié)過(guò)程的氣相分壓能保證得到具有確定結(jié)構(gòu)、組成和價(jià)態(tài)分布的致密零件。

在某些實(shí)施方式的熱脫脂操作中，生坯的環(huán)境溫度的上升速率為每分鐘1℃-每分鐘2.5℃。

控制生坯的環(huán)境溫度的升溫速率為每分鐘1℃-每分鐘2.5℃，能使待加工材料在穩(wěn)定的升溫中，發(fā)生穩(wěn)定的脫脂變化，避免因溫度驟升導(dǎo)致待加工材料發(fā)生化學(xué)變化產(chǎn)生其他雜質(zhì)。同時(shí)，還能控制加工時(shí)間，盡可能地節(jié)省能源，降低加工的成本。

在某些實(shí)施方式的燒結(jié)操作中，將生坯的環(huán)境溫度升至待加工材料的燒結(jié)溫度后保持燒結(jié)溫度1小時(shí)-3小時(shí)。

在燒結(jié)溫度下保持預(yù)定時(shí)間，使得待加工材料的聚合物分子由結(jié)晶型逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)定型，且通過(guò)相互熔融擴(kuò)散，黏結(jié)成一個(gè)連續(xù)的整體，達(dá)到了致密化的要求，保證了產(chǎn)品的機(jī)械性能和尺寸精度。

燒結(jié)溫度的高低和時(shí)間的長(zhǎng)短影響到燒結(jié)體的孔隙率、致密度、強(qiáng)度和硬度等。燒結(jié)溫度過(guò)高和時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)降低產(chǎn)品性能，甚至出現(xiàn)制品過(guò)燒缺陷。燒結(jié)溫度過(guò)低或時(shí)間過(guò)短，制品會(huì)因欠燒而引起性能下降。

在某些實(shí)施方式中，燒結(jié)操作在氬氣環(huán)境中進(jìn)行。

氬氣是不具化學(xué)活性的單原子氣體。它不會(huì)與其它元素或化合物反應(yīng)。使用氬氣作為燒結(jié)操作的環(huán)境，能保護(hù)零件中不會(huì)因?yàn)榄h(huán)境氣體與待加工材料的反應(yīng)而產(chǎn)生雜質(zhì)。

在有些實(shí)施方式中，氬氣還用于在脫脂燒結(jié)復(fù)合爐11內(nèi)強(qiáng)制循環(huán)的流動(dòng)下對(duì)零件進(jìn)行快速冷卻。

請(qǐng)參閱圖6-圖8，在某些實(shí)施方式中，使用不銹鋼粉末進(jìn)行3D打印的步驟如下：

S102：將不銹鋼粉末與尼龍材料混合均勻；

S202：用選擇性激光燒結(jié)技術(shù)制備生坯；

S302：在脫脂燒結(jié)復(fù)合爐11中，通入氮?dú)?，以每分?℃-每分鐘2.5℃的速率將溫度升至600℃左右，保溫1小時(shí)-3小時(shí)，脫除生坯中的尼龍；

S402：快速抽出脫脂燒結(jié)復(fù)合爐11內(nèi)氣體至爐內(nèi)氣壓為1Pa。通入氬氣，以每分鐘1℃-每分鐘2.5℃的速率，將溫度升至1350℃左右，保溫1小時(shí)-3小時(shí)，實(shí)現(xiàn)金屬零部件的致密化；

S502：以每分鐘1℃-每分鐘2.5℃的速率將溫度降至室溫。完成不銹鋼粉末的3D打印。

不銹鋼在高溫時(shí)是比較容易氧化的，一旦氧化，很難將其表面的氧化物去除，所以燒結(jié)操作在氬氣環(huán)境中進(jìn)行。

請(qǐng)參閱圖9，在某些實(shí)施方式中，使用陶瓷粉末進(jìn)行3D打印的步驟如下：

S60：用Y₂O₃處理ZrO₂陶瓷粉末；

S104：將陶瓷粉末與尼龍材料混合均勻；

S204：用選擇性激光燒結(jié)技術(shù)制備生坯；

S304：把生坯放置在馬弗爐中，以每分鐘1℃-每分鐘2.5℃的速率將溫度升至600℃左右，保溫1小時(shí)-3小時(shí)，脫除生坯中的尼龍；

S404：以每分鐘1℃-每分鐘2.5℃的速率，將溫度升至1350℃左右，保溫1小時(shí)-3小時(shí)，實(shí)現(xiàn)陶瓷零件的致密化；

S504：以每分鐘1℃-每分鐘2.5℃的速率將溫度降至室溫，完成陶瓷粉末的3D打印。

將與Zr⁴⁺離子半徑大小相近的金屬離子加入到ZrO₂晶格中，能使ZrO₂形成穩(wěn)定的立方形固溶體，冷卻后仍保持立方形固溶體結(jié)構(gòu)，不會(huì)發(fā)生可逆轉(zhuǎn)變，也沒(méi)有產(chǎn)生體積效應(yīng)，避免了制品開(kāi)裂。Y₂O₃則是常用的一種穩(wěn)定添加劑。

請(qǐng)參閱圖10，在某些實(shí)施方式中，使用鈦合金粉末進(jìn)行3D打印的步驟如下：

S106：將Ti₆Al₄V粉末與尼龍材料混合均勻；

S206：用選擇性激光燒結(jié)技術(shù)制備生坯；

S306：在脫脂燒結(jié)復(fù)合爐中通入氬氣，以每分鐘1℃-2.5℃的速率將溫度升至600℃左右，保溫1小時(shí)-3小時(shí)，脫除生坯中的尼龍；

S406：快速抽出脫脂燒結(jié)復(fù)合爐11內(nèi)氣體至爐內(nèi)氣壓為10^-3Pa。通入氬氣，以每分鐘1℃-每分鐘2.5℃的速率，將溫度升至1300℃，保溫1小時(shí)-3小時(shí)，實(shí)現(xiàn)金屬零件的致密化；

S506：以每分鐘1℃-每分鐘2.5℃的速率將脫脂燒結(jié)復(fù)合爐內(nèi)的溫度降至室溫。完成鈦合金粉末的3D打印。

由于鈦合金密度小，強(qiáng)度高，鈦合金構(gòu)件在航空領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。傳統(tǒng)的鈦合金零件制造主要依靠鑄造和鍛造。其中鑄造零件易于大尺寸制造，但重量較大且無(wú)法加工成精細(xì)的形狀。鍛造切削雖然精度較好，但是原料浪費(fèi)嚴(yán)重，而且鍛造鈦合金的尺寸受到嚴(yán)格的限制。而鑄造和鍛造這兩種技術(shù)都無(wú)法制造復(fù)雜的鈦合金構(gòu)件。焊接的方法則可能會(huì)導(dǎo)致鈦合金的腐蝕。本實(shí)施方式的3D打印方法能節(jié)約大約90％的原材料，且不需要制造專(zhuān)用的模具，成本是傳統(tǒng)工藝的5％左右。更重要的是，許多復(fù)雜結(jié)構(gòu)的鈦合金構(gòu)件可以通過(guò)3D打印的方式一體成型。不僅節(jié)省了工時(shí)，還大大提高了加工完成后零件的強(qiáng)度。

燒結(jié)操作時(shí)保持爐內(nèi)較低的壓力可以消除合金內(nèi)的孔隙，且可以避免因高壓而在合金中造成的“鈷池”的缺陷。低壓燒結(jié)還能使合金獲得比靜壓處理的合金更好的綜合性能。

在本說(shuō)明書(shū)的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施方式”、“某些實(shí)施方式”、“示意性實(shí)施方式”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合所述實(shí)施方式或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方式或示例中。在本說(shuō)明書(shū)中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施方式或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式或示例中以合適的方式結(jié)合。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解：在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對(duì)這些實(shí)施方式進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。