[發(fā)明專利]一種同質(zhì)功能梯度材料及結(jié)構(gòu)的激光增材制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410436443.5
• 申請日: 2014-08-29
• 公開（公告）號: CN104190930A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 范樹遷;段宣明;王國玉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105
• 代理公司: 北京同恒源知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 廖曦

1.一種同質(zhì)功能梯度材料及結(jié)構(gòu)的激光增材制造方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一：將不同的功能映射為不同的溫度，將不同的溫度作為邊界條件分別施加在三維模型S0的不同部位，利用三維有限元方法計(jì)算模型S0的熱傳導(dǎo)方程，獲得內(nèi)部的溫度梯度分布，即模型S0的溫度場S1；

步驟二：抽取模型的等溫面獲得具有不同溫度標(biāo)記的曲面集合S2；

步驟三：對曲面集合S2進(jìn)行切片，得到每層與等溫面的交線輪廓，即平面等溫線S3；

步驟四：對單層切片進(jìn)行處理，獲得單層激光參數(shù)呈梯度變化的掃描路徑S6；

步驟五：重復(fù)步驟三和步驟四，直到切片完成獲得模型的激光掃描路徑S7；

步驟六：將生成的激光掃描路徑輸入到激光3D打印機(jī)控制增材制造過程，獲得同質(zhì)功能梯度結(jié)構(gòu)S8。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種同質(zhì)功能梯度材料及結(jié)構(gòu)的激光增材制造方法，其特征在于：在步驟四中，所述的對單層切片進(jìn)行處理具體包括以下步驟：

1)在平面等溫線S3中抽取相鄰的等溫線構(gòu)造內(nèi)外環(huán)，并在內(nèi)外環(huán)所圍成的區(qū)域成幾何掃描路徑S4；

2)對由溫度相同等溫線所圍成的區(qū)域生成的掃描路徑S4賦予相同的激光工藝參數(shù)，獲得激光掃描路徑S5；由溫度不同等溫線所圍成的區(qū)域生成的掃描路徑S4賦予不同的激光工藝參數(shù)，即根據(jù)溫度梯度變化調(diào)整激光工藝參數(shù)使得其呈梯度變化，使得其映射的功能也呈梯度變化；

3)重復(fù)步驟1)和2)，直到單層平面等溫線處理完畢，獲得單層激光參數(shù)呈梯度變化的掃描路徑S6。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種同質(zhì)功能梯度材料及結(jié)構(gòu)的激光增材制造方法，其特征在于：所述的材料包括金屬和陶瓷。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種同質(zhì)功能梯度材料及結(jié)構(gòu)的激光增材制造方法，其特征在于：所述的功能包括硬度、剛度、強(qiáng)度、韌性。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種同質(zhì)功能梯度材料及結(jié)構(gòu)的激光增材制造方法，其特征在于：所述的激光增材制造方法包括激光選區(qū)燒結(jié)、激光選區(qū)熔融以及激光立體成形；所述的激光參數(shù)包括：激光功率、曝光時(shí)間、點(diǎn)距、行距、掃描速度和光斑直徑。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種同質(zhì)功能梯度材料及結(jié)構(gòu)的激光增材制造方法，其特征在于：所述的激光功率為0.1mW～10kW，曝光時(shí)間為0.001ms～30s，點(diǎn)距為0.1um～200um，行距為0.1um～400um。