一种采用选区激光熔化成形技术成形功能梯度零件的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105386037A(43)申请公布日2016.03.09(21)申请号201510747275.6(22)申请日2015.11.05(71)申请人华中科技大学地址430074湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号(72)发明人魏青松周燕史玉升文世峰滕庆田乐(74)专利代理机构华中科技大学专利中心42201代理人梁鹏(51)Int.Cl.C23C24/10(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图1页(54)发明名称一种采用选区激光熔化成形技术成形功能梯度零件的方法(57)摘要本发明公开了一种采用选区激光熔化成形技术成形功能梯度零件的方法，包括以下步骤：(1)将零件三维模型导入到选区激光熔化成形设备中；(2)将粉末A放置于送粉床里，将粉末B放置于送粉斗中；(3)先成形粉末A，再成形粉末B；(4)采用线切割工艺将功能梯度零件从基板上分离，在马弗炉中进行退火处理，则得到成品。本发明利用粉床增材制造中的粉床铺粉结合送粉斗下落粉技术，可以一次性成形出功能梯度材料，节约总成形时间，减少抽真空和充入氩气的次数，提高生产效率。CN105386037ACN105386037A权利要求书1/1页1.一种采用选区激光熔化成形技术成形功能梯度零件的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在计算机上建立功能梯度零件的三维模型，然后将所述零件三维模型转成STL格式并导入到选区激光熔化成形设备中；(2)将粉末A放置于选区激光熔化成形设备的粉床里，将粉末B放置于选区激光熔化成形设备的送粉斗中，所述粉末A和粉末B均为球形或近球形，二者平均粒径均分布在30～45μm并且氧含量均低于1000ppm，其中，粉末A为316L不锈钢粉末且粉末B为Inconel718粉末，或者粉末A为Cu粉末且粉末B为W粉末，或者粉末A为Cu粉末且粉末B为Fe粉末；(3)启动选区激光熔化成形设备，利用送粉缸和铺粉辊在粉床上铺一层粉末A，选区激光熔化成形设备的激光源采用Yb光纤激光，波长为1070±10nm，最大功率为400W，光斑直径为0.1～0.15mm，在氩气保护下，先采用功率为200～250W，扫描速率为500～600mm/s的激光成形粉末A，以形成功能梯度零件中材料为A的部分，然后打开送粉斗的出口，使粉末B从送粉斗中落到之前成形的A部分上，再采用功率为300～380W，扫描速率为300～400mm/s的激光成形粉末B，以形成功能梯度零件中材料为B的部分，然后待A部分和B部分共同形成的制件冷却后，清除表面浮粉，即得到功能梯度零件；(4)采用线切割工艺将功能梯度零件从基板上分离，然后进行温度为300～450℃、时间为5～8小时的退火处理，则得到成品。2CN105386037A说明书1/6页一种采用选区激光熔化成形技术成形功能梯度零件的方法技术领域[0001]本发明属于梯度材料先进制造技术领域，更具体地，涉及一种采用选区激光熔化成形技术成形功能梯度零件的方法。背景技术[0002]功能梯度材料(FunctionallyGradientMaterials，简称FGM)的概念，最先由日本学者新野正之、平井敏雄和渡边龙三人于1987年提出。从材料的角度来看，功能梯度材料与均一材料、复合材料不同。它是采用两种(或多种)性能不同的材料，通过连续地改变这两种(或多种)材料的成分或结构，使其界面缓和甚至消失。使得材料的性能随着材料的成分或结构的变化而缓慢变化，形成功能梯度材料，从而适应不同环境，实现某一特殊功能的新型复合材料。功能梯度材料的应用已经渗透到国民经济发展的各个领域，尤其是在极端复杂条件下有着广泛的应用前景，如航空航天、能源工程、生物医学、电磁、核工程和光学等高新技术领域表现出梯度结构优越的性能。[0003]由于功能梯度材料的两种(或多种)材料自身的物理化学性能差异较大，导致制备时存在困难。目前，制备方法主要有粉末冶金法、等离子喷涂法、激光熔覆法、电沉积法和气相沉积法。例如，粉末冶金法是最常用的功能梯度材料制备方法。它较其他方法更为简单可操作性强。该方法是将原料粉末按设计的梯度成分成型然后进行烧结，通过调节和控制原料粉末的粒度分布和烧结收缩的均匀性从而获得热应力缓和的功能梯度材料。再例如，激光熔覆法是利用喷嘴将准备好的混合粉末喷到基体表面，通过改变激光功率、光斑尺寸、扫描速率来加热粉体从而在基体表面形成熔池。在此基础上进一步通过改变粉末成分向熔池不断喷粉，重复以上过程即可获得想要的梯度涂层。[0004]然而，上述方法只能用来成形一些结构较简单的功能梯度材料，很难或根本无法实现复杂结构件的成形。随着应用需求的拓展，必须寻求一种新型的成形方法以成形出复杂结构的功能梯度材料。近年发展起来的3D打印(增材制造)技术是一种基