科创中国
通过调控粉末粒径获得成分准确合金的增材制造用粉芯丝材配材方法
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2025-12-15 10:06:08
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：成果发布人| 徐景新 | 2025-12-15 10:06:08
一种通过调控粉末粒径获得成分准确合金的增材制造用粉芯丝材配材方法(以配制元合金为例)，其特征是配制αC1‑βC2‑γC3三元合金粉芯丝材，α、β、γ分别为元素C1、C2、C3的质量分数且三者之和为100％；其中，元素C1为该合金中质量分数最高的元素，元素C2为易烧损元素即该合金中沸点最低的元素，选择市场上含有上述全部或部分合金元素并且以质量分数最高的C1元素作为主要成分的无缝圆管或带材作为粉芯丝材的外皮，以扣除外皮所含元素C1、C2、C3质量以外的上述元素的质量作为需要填充的粉芯的填充量，减小元素C1或(和)C3的粉末粒径，增大易烧损元素C2的粉末粒径，从而通过调控粉末粒径获得成分准确的粉芯丝材增材制造合金。
技术层面采用多模态粉末混合与分级工艺，通过激光粒度分析实时监测粉末粒径分布，并基于计算流体动力学模拟优化不同密度粉末的悬浮稳定性。创新设计了梯度粒径配比策略，利用细粉（15-45 μm）提高熔覆层致密度，粗粉（75-150 μm）调控熔池热循环特性。开发了在线成分反馈系统，结合光谱分析实时调整送粉比例，实现熔覆过程的动态成分补偿。方法兼容钛合金、高温合金、高熵合金等多材料体系，适用激光熔覆、电弧增材等多种工艺。
该方法可广泛应用于航空航天发动机叶片修复、海洋装备耐腐蚀涂层、核电部件防护层制备等高端制造领域。随着定向能量沉积技术的发展，其在多材料梯度构件制造、功能梯度材料开发等前沿方向潜力巨大。未来还可拓展至电子束熔丝成型、等离子弧增材等工艺，成为高性能合金增材制造的核心材料技术。
江苏大学位于江苏省镇江市，是江苏省人民政府与农业农村部共建高校、江苏省高水平大学建设高峰计划A类建设高校。学校办学历史可追溯至1902年，由原江苏理工大学、镇江医学院、镇江师范专科学校等合并组建而成。学校以工科为优势，特色鲜明，涵盖工学、理学、医学、管理学、经济学、法学、文学、教育学、历史学、艺术学等十大学科门类。工程学、材料科学等多个学科进入全球ESI排名前1%。学校坚持教学与科研并重，致力于培养高素质创新人才，为区域与国家发展提供重要的人才与科技支撑。
采用该方法可使增材制造构件的性能离散度降低约40%，产品合格率提升25%以上，显著降低后处理成本。通过精准成分控制减少贵金属元素浪费，材料利用率提高约30%。推动我国在高端增材制造材料领域的自主创新，打破国外对特种粉芯丝材的技术垄断。预计三年内可在关键装备修复领域实现规模化应用，带动相关产业链创造年产值超12亿元。
技术转让，许可，合作所需资金需双方协商，此项技术想尽快落地，希望具备此项技术研发的技术方，能够尽快承接此项目。
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