[發(fā)明專利]一種鋁基碳化硅顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料及其構(gòu)件的成型裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310694934.5
• 申請(qǐng)日: 2013-12-18
• 公開（公告）號(hào): CN103695681A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周朝輝;舒陽(yáng)會(huì)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南航天工業(yè)總公司
• 主分類號(hào): C22C1/05
• 分類號(hào): C22C1/05;C22C21/00;C22C29/06;C22C32/00;B22F3/105
• 代理公司: 長(zhǎng)沙正奇專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 43113
• 代理人: 郭立中

1.一種鋁基碳化硅顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料及其構(gòu)件的成型裝置，包括激光系統(tǒng)、鋪粉系統(tǒng)、惰性氣氛系統(tǒng)和控制系統(tǒng)；其特征在于，所述成型裝置還包括封閉的工作腔（14），工作腔（14）內(nèi)設(shè)有成形缸（1），成形缸（1）的上方設(shè)有向成形缸（1）發(fā)射激光的激光系統(tǒng)，所述激光系統(tǒng)包括激光器（6）、掃描振鏡（7）和振鏡控制卡（8）；所述成形缸（1）一側(cè)設(shè)有送粉缸（2），另一側(cè)設(shè)有粉末回收缸（3），所述成形缸（1）、送粉缸（2）和粉末回收缸（3）的上表面位于同一水平面；所述送粉缸（2）上表面設(shè)有鋪粉系統(tǒng)，所述鋪粉系統(tǒng)包括鋪粉輥筒（9）和驅(qū)動(dòng)鋪粉輥筒（9）在送粉缸（2）、成型缸（1）及粉末回收缸（3）上表面往復(fù)運(yùn)動(dòng)的輥筒驅(qū)動(dòng)裝置（10）；所述成形缸（1）和送粉缸（2）下側(cè)均設(shè)有驅(qū)動(dòng)缸體底板相對(duì)于缸體上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)的缸體驅(qū)動(dòng)裝置（4）；所述工作腔（14）一側(cè)與惰性氣氛系統(tǒng)連通，工作腔（14）另一側(cè)與真空泵（13）連通；所述控制系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)（11），該計(jì)算機(jī)（11）分別通過數(shù)據(jù)線與振鏡控制卡（8）、輥筒驅(qū)動(dòng)裝置（10）和缸體驅(qū)動(dòng)裝置（4）連接。

2.如權(quán)利要求1所述的成型裝置，其特征在于，所述激光器（6）為光纖激光器，激光器（6）的激光輸出功率為200W～400W。

3.如權(quán)利要求1所述的成型裝置，其特征在于，所述掃描振鏡（7）的掃描角度范圍為±20°。

4.如權(quán)利要求1所述的成型裝置，其特征在于，所述成形缸（1）下側(cè)的缸體驅(qū)動(dòng)裝置（4）通過絲桿（5）與成形缸（1）底板連接；所述送粉缸（2）下側(cè)的缸體驅(qū)動(dòng)裝置（4）通過絲桿（5）與送粉缸（2）底板連接。

5.如權(quán)利要求1所述的成型裝置，其特征在于，所述惰性氣氛系統(tǒng)為氬氣瓶（12）。

6.基于權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述成型裝置的制造鋁基碳化硅顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料及其構(gòu)件的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

（1）將鋁合金粉末和碳化硅粉末混合均勻；

（2）將混合后的粉末裝入成型裝置送粉缸中；

（3）將鋁基碳化硅顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料或其構(gòu)件的三維數(shù)字模型輸入到成型裝置的控制系統(tǒng)；

（4）用成型裝置控制系統(tǒng)控制激光系統(tǒng)、鋪粉系統(tǒng)、送粉缸和成型缸底板按照輸入的三維數(shù)字模型，采用逐層鋪粉，逐層激光燒結(jié)疊加的方式完成鋁基碳化硅顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料或其構(gòu)件的成型制造；逐層鋪粉時(shí)單層厚度為0.02mm～0.10mm，激光燒結(jié)疊加式激光掃描速度為100mm/s～1000mm/s；

（5）從成型裝置中取出成型產(chǎn)品，清除表面多余粉末；

其中，步驟（1）所述鋁合金粉末為球狀粉末，粉末粒徑分布范圍為0.02mm～0.10mm；所述碳化硅粉末的等效粒徑小于0.05mm；所述混合粉末中，碳化硅粉末體積分?jǐn)?shù)為10%～70%，其余為鋁合金粉末。

7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，步驟（3）所述三維數(shù)字模型格式為STL格式。