增强金属增材制造层间结合强度的方法.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CN113953530A(43)申请公布日2022.01.21(21)申请号202111217076.6(22)申请日2021.10.19(71)申请人武汉大学地址430072湖北省武汉市武昌区珞珈山武汉大学(72)发明人李辉刘胜周剑涛申胜男(74)专利代理机构武汉科皓知识产权代理事务所(特殊普通合伙)42222代理人肖明洲(51)Int.Cl.B22F10/28(2021.01)B22F10/50(2021.01)B33Y10/00(2015.01)B33Y30/00(2015.01)B22F12/43(2021.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称增强金属增材制造层间结合强度的方法(57)摘要本发明公开了一种增强金属增材制造层间结合强度的方法，其目的是为了增强增材制造层间结合强度，提供一种在可集成在打印系统在线处理的方法，通过在前层金属表面进行飞秒激光微纳加工处理，得到特定形貌和取向的微沟槽和微孔洞阵列结构或其他超浸润性阵列结构，实现在前层材料表面实现金属液滴定向传输。这种方法成本低、无污染，仅需通过改变飞秒激光聚焦点，样品无需移动，可以选择性地增强界面，从而优化增材制造产品性能。CN113953530ACN113953530A权利要求书1/1页1.一种增强金属增材制造层间结合强度的方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、将金属粉末放入送粉器中，调整纳秒激光器的激光加工头，使激光焦点位于粉末上；S2、采用纳秒激光束按照规划的路径先沉积出一层熔覆层；S3、采用飞秒激光束辐射熔覆层，加工微沟槽、微孔洞或其他超浸润性阵列结构，并用氮气吹去表面附着废料；S4、继续采用纳秒激光束沉积下一层；重复S1至S4，直至沉积完成。2.根据权利要求1所述的增强金属增材制造层间结合强度的方法，其特征在于：所述步骤S1中的纳秒激光器采用Nd:YAG固体连续激光器，波长为1064nm。3.根据权利要求1或2所述的增强金属增材制造层间结合强度的方法，其特征在于：所述步骤S3中飞秒激光为中心波长为532nm，脉冲宽度为90fs，重复频率为1kHz的飞秒脉冲激光。4.根据权利要求1或2所述的增强金属增材制造层间结合强度的方法，其特征在于：所述步骤S3中飞秒激光光斑直径为3～10μm。5.根据权利要求3所述的增强金属增材制造层间结合强度的方法，其特征在于：所述步骤S3中飞秒激光光斑直径为3～10μm。6.根据权利要求1或2或5所述的增强金属增材制造层间结合强度的方法，其特征在于：所述沉积完成即纳秒激光束沉积出的最后一层熔覆层不需要再用飞秒激光束辐射加工。2CN113953530A说明书1/3页增强金属增材制造层间结合强度的方法技术领域[0001]本发明涉及增材制造技术领域，具体涉及一种增强金属增材制造层间结合强度的方法。背景技术[0002]增材制造(Additivemanufacturing,AM)，也常被称为3D打印，是工业生产的一种变革性方法。增材制造产品的每一层都是与前一层熔化或部分熔化的材料相结合。制造对象由计算机辅助设计(ComputerAidedDesign,CAD)软件进行数字定义，这将会指导喷嘴或打印头的路径精确地将材料沉积在前一层上，或者，指导激光或电子束选择性地在粉末材料层中熔化或部分熔化。当材料冷却或固化时，它们熔合在一起形成一个三维物体。然而，由于增材制造“逐层堆积”的制造特性，每一层的质量无法完全保证，比如某一层的金属粉末不完全熔化，通常就会出现层间未完全结合的情况。层与层之间由于热应力的作用，极易发生开裂。并且制造过程中产生的表面孔洞和微裂纹等缺陷更会加剧层间失效。因此急需一种增强层间结合强度的方法，来改善其性能。[0003]为了增强增材制造层间结合强度，通常采用机械后处理的方法改善前层质量，但是这种方式不仅效率低、精度差，并且不能集成于打印系统，无法实时调整。发明内容[0004]本发明的目的是为了增强增材制造层间结合强度，提供一种增强金属增材制造层间结合强度的方法，即一种在可集成在打印系统在线处理的方法，通过在前层金属表面进行飞秒激光微纳加工处理，得到特定形貌和取向的微沟槽和微孔洞阵列结构或其他超浸润性阵列结构，实现在前层材料表面实现金属液滴定向传输。这种方法成本低、无污染，仅需通过改变飞秒激光聚焦点，样品无需移动，可以选择性地增强界面，从而优化增材制造产品性能。[0005]为实现上述目的，本发明提供的增强金属增材制造层间结合强度的方法，其特征在于：包括以下步骤：[0006]S1、将金属粉末放入送粉器中，调整纳秒激光器的激光加工头，使激光焦点位于粉末上；[0007]S2、采用纳秒激光束按照规划的路径先沉积出一层熔覆层；[0008]S3、采用