[發(fā)明專利]絲粉同步送進(jìn)激光沉積制備鋁基復(fù)合材料構(gòu)件的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410620695.3
• 申請日: 2014-11-06
• 公開（公告）號: CN104313571A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李福泉;張陽;陳彥賓;雷正龍;高振增
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;B23K26/342
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 牟永林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及制備鋁基復(fù)合材料構(gòu)件的方法。

背景技術(shù)

鋁基復(fù)合材料由于具有很好的強(qiáng)度模量、塑性以及優(yōu)異的耐磨性能而在航空航天、軍事工業(yè)、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)有主要的鋁基復(fù)合材料制備方法包括攪拌鑄造法、液態(tài)金屬浸滲法、粉末冶金擠壓鑄造法、原位復(fù)合法及共噴沉積法等。單獨(dú)的復(fù)合材料形成構(gòu)件，需要機(jī)械加工、焊接等。由于復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，復(fù)合材料難于焊接及加工，這是制約復(fù)合材料應(yīng)用的主要難點(diǎn)。

近年來，激光技術(shù)正逐步用以制備金屬基復(fù)合材料(MMCs)。但目前的研究主要是在傳統(tǒng)金屬或合金表面通過復(fù)合粉末熔覆的方法合成金屬基復(fù)合涂層，以改善表面耐磨性、耐蝕性、高溫抗氧化性等，其實(shí)質(zhì)為金屬表面改性，不涉及塊體MMCs零件成形。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決現(xiàn)有鋁基復(fù)合材料難于加工的問題，而提供絲粉同步送進(jìn)激光沉積制備鋁基復(fù)合材料構(gòu)件的方法。

絲粉同步送進(jìn)激光沉積制備鋁基復(fù)合材料構(gòu)件的方法是按以下步驟完成的：

一、表面預(yù)處理：對表面不平整的鋁板用砂紙進(jìn)行打磨，并用丙酮去除油污，然后用化學(xué)試劑清洗，得到預(yù)處理后的鋁板；

二、增強(qiáng)相顆粒的預(yù)處理：將增強(qiáng)相顆粒置于溫度為100℃～150℃的烘干爐中，烘干1h～2h，得到預(yù)處理后的增強(qiáng)相顆粒；

三、旁軸送粉沉積：利用送絲機(jī)進(jìn)行焊絲的送進(jìn)，利用顆粒送粉裝置進(jìn)行預(yù)處理后的增強(qiáng)相顆粒的送給，結(jié)合送絲機(jī)、顆粒送粉裝置及波長為1.06μm的光纖激光器對預(yù)處理后的鋁板進(jìn)行激光沉積，并利用自動(dòng)化機(jī)器人控制光纖激光器的激光頭、送絲機(jī)及顆粒送粉裝置的運(yùn)動(dòng)，設(shè)置光纖激光器的激光輸出功率為W₁＝1kW～3kW，掃描速度為0.002m/s～0.007m/s，激光采用正離焦，激光束光斑直徑為2mm～4mm，采用同軸氬氣保護(hù)，保護(hù)氣流量為5L/min～10L/min，設(shè)置顆粒送粉裝置的送粉率為100mg/s～200mg/s，顆粒送粉裝置的粉頭與水平面的傾角為45°～60°，送粉載氣流量為5L/min～10L/min，送絲方式為光前送絲，設(shè)置送絲機(jī)的送絲速度為20cm/min～80cm/min，送絲與水平面的角度為5°～20°，即得到激光沉積層；

四、旁軸送粉疊層沉積：①、利用送絲機(jī)進(jìn)行焊絲的送進(jìn)，利用顆粒送粉裝置進(jìn)行預(yù)處理后的增強(qiáng)相顆粒的送給，結(jié)合送絲機(jī)、顆粒送粉裝置及波長為1.06μm的光纖激光器對激光沉積層進(jìn)行疊層激光沉積，并利用自動(dòng)化機(jī)器人控制光纖激光器的激光頭、送絲機(jī)及顆粒送粉裝置的運(yùn)動(dòng)，設(shè)置光纖激光器的激光輸出功率為W₂，所述的W₁-W₂＝100W～300W，掃描速度為0.002m/s～0.007m/s，激光采用正離焦，激光束光斑直徑為2mm～4mm，采用同軸氬氣保護(hù)，保護(hù)氣流量為5L/min～10L/min，設(shè)置顆粒送粉裝置的送粉率為100mg/s～200mg/s，顆粒送粉裝置的粉頭與水平面的傾角為45°～60°，送粉載氣流量為5L/min～10L/min，送絲方式為光前送絲，設(shè)置送絲機(jī)的送絲速度為20cm/min～80cm/min，送絲與水平面的角度為5°～20°；②、進(jìn)行步驟四①一次或一次以上，即得到絲粉同步送進(jìn)激光沉積制備的鋁基復(fù)合材料構(gòu)件。

絲粉同步送進(jìn)激光沉積制備鋁基復(fù)合材料構(gòu)件的方法是按以下步驟完成的：

一、表面預(yù)處理：對表面不平整的鋁板用砂紙進(jìn)行打磨，并用丙酮去除油污，然后用化學(xué)試劑清洗，得到預(yù)處理后的鋁板；

二、增強(qiáng)相顆粒的預(yù)處理：將增強(qiáng)相顆粒置于溫度為100℃～150℃的烘干爐中，烘干1h～2h，得到預(yù)處理后的增強(qiáng)相顆粒；

三、同軸送粉沉積：利用送絲機(jī)進(jìn)行焊絲的送進(jìn)，利用顆粒送粉裝置進(jìn)行預(yù)處理后的增強(qiáng)相顆粒的送給，結(jié)合送絲機(jī)、顆粒送粉裝置及波長為1.06μm的光纖激光器對預(yù)處理后的鋁板進(jìn)行激光沉積，并利用自動(dòng)化機(jī)器人控制光纖激光器的激光頭、送絲機(jī)及顆粒送粉裝置的運(yùn)動(dòng)，設(shè)置光纖激光器的激光輸出功率為W₁＝1kW～3kW，掃描速度為0.002m/s～0.007m/s，激光采用正離焦，激光束光斑直徑為2mm～4mm，采用同軸氬氣保護(hù)，保護(hù)氣流量為5L/min～10L/min，設(shè)置顆粒送粉裝置的送粉率為100mg/s～200mg/s，顆粒送粉裝置的粉頭為激光同軸送粉頭，送粉載氣流量為5L/min～10L/min，送絲方式為光前送絲，設(shè)置送絲機(jī)的送絲速度為20cm/min～80cm/min，送絲與水平面的角度為5°～20°，即得到激光沉積層；