[發(fā)明專(zhuān)利]一種制備柔性增材梯度功能材料的方法和裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910788424.1
• 申請(qǐng)日: 2019-08-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110496965B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魯金忠;徐剛;羅開(kāi)玉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B22F3/105
• 分類(lèi)號(hào): B22F3/105;B33Y10/00;B33Y30/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明涉及激光增材制造領(lǐng)域，具體涉及一種制備柔性增材梯度功能材料的方法和裝置，在增材過(guò)程中改變每層混合粉末的比例，從而實(shí)現(xiàn)增材構(gòu)件的元素梯度分布，并使異種金屬粉末充分均勻混合，保證了增材構(gòu)件的均勻性和致密性；同時(shí)實(shí)現(xiàn)了混合粉末中多余粉末的回收，在很大程度上節(jié)約了成本，提高了增材構(gòu)件的質(zhì)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光增材制造領(lǐng)域，具體涉及一種制備柔性增材梯度功能材料的方法和裝置，在增材過(guò)程中改變每層混合粉末的比例，從而實(shí)現(xiàn)增材構(gòu)件的元素梯度分布，并使異種金屬粉末充分均勻混合，保證了增材構(gòu)件的均勻性和致密性；同時(shí)實(shí)現(xiàn)了混合粉末中多余粉末的回收，在很大程度上節(jié)約了成本，提高了增材構(gòu)件的質(zhì)量。

背景技術(shù)

梯度功能材料(Functionally Graded Materials，F(xiàn)GMS)是一類(lèi)先進(jìn)的材料，其特點(diǎn)是材料在體積上的組成和元素含量的變化，有助于根據(jù)功能要求相應(yīng)地改變材料性能。組件的多功能狀態(tài)通過(guò)微觀結(jié)構(gòu)的材料分配來(lái)調(diào)整，以滿足預(yù)期的性能要求。元素的梯度變化導(dǎo)致的顯微結(jié)構(gòu)分級(jí)有助于材料性能之間的平穩(wěn)過(guò)渡。功能梯度材料(FGMS)的特點(diǎn)是能夠根據(jù)功能要求相應(yīng)地改變材料性能。從材料的梯度分布角度來(lái)看，梯度功能材料與均一材料、復(fù)合材料不同。它是選用兩種(或多種)性能不同的材料，通過(guò)連續(xù)地改變這兩種(或多種)材料的組成和結(jié)構(gòu)，使其界面消失導(dǎo)致材料的性能隨著材料的組成和結(jié)構(gòu)的變化而緩慢變化，形成梯度功能材料。

激光增材制造(Laser additive manufacturing,LAM)是一種新興的快速成形技術(shù)，其具有熱影響層淺，增材的構(gòu)件精度高等特點(diǎn)，同時(shí)激光增材無(wú)需使用鑄造模具，可實(shí)現(xiàn)金屬構(gòu)件的快速成形制造，降低了生產(chǎn)成本，提高了增材構(gòu)件的質(zhì)量。傳統(tǒng)的梯度功能材料主要是通過(guò)自蔓延高溫合成法，干式噴涂+溫度梯度燒結(jié)法和激光加熱合成法，這些傳統(tǒng)的梯度功能材料制備容易在制備過(guò)程中引入大量的熱量從而引入大量的殘余拉應(yīng)力，此外制備的梯度功能材料的精度低，不易滿足梯度功能材料在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。同時(shí)，本方法和裝置很好了解決了使用鋪粉式激光增材制造方法進(jìn)行梯度材料的制備過(guò)程中的金屬粉末不易回收的問(wèn)題，節(jié)約了生產(chǎn)成本更有利于工業(yè)應(yīng)用的推廣。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出一種柔性增材梯度功能材料的方法和裝置，在增材過(guò)程中改變每層混合粉末的比例，從而實(shí)現(xiàn)增材構(gòu)件的元素梯度分布，并使異種金屬粉末充分均勻混合，保證了增材構(gòu)件的均勻性和致密性；有效地解決了制備的梯度功能材料熱應(yīng)力破壞和制備過(guò)程中的金屬粉末不易回收的問(wèn)題，提高了梯度功能材料的服役質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本。

本發(fā)明提供的一種柔性增材梯度功能材料的裝置，所述裝置包括：可移動(dòng)活塞一,鋪粉刮板一,送粉桶A,保護(hù)氣進(jìn)口,鋪粉刮板二,可移動(dòng)活塞二，送料桶B,余粉收集裝置,多孔薄膜,電磁吸附裝置,鋪粉滾筒，可移動(dòng)活塞三，掃描激光頭，保護(hù)氣出口，殼體,激光器,工作平臺(tái)，PLC控制系統(tǒng)；其中，鋪粉刮板一，鋪粉刮板二，余粉收集裝置,多孔薄膜,電磁吸附裝置、鋪粉滾筒和掃描激光頭位于殼體內(nèi)，余粉收集裝置安裝在電磁吸附裝置內(nèi)，并在電磁吸附裝置底端安裝多孔薄膜；送粉桶A、送料桶B和工作平臺(tái)從左至右位于殼體底端，并與殼體連通；可移動(dòng)活塞一位于送粉桶A內(nèi)，可移動(dòng)活塞二位于送粉桶B內(nèi)，可移動(dòng)活塞三位于工作平臺(tái)下方；送料桶A，送料桶B和工作平臺(tái)的上表面位于同一水平面上，電磁吸附裝置位于送料桶B上方，鋪粉刮板一位于送料桶A左側(cè)，鋪粉刮板二位于送料桶B左側(cè)，鋪粉滾筒位于送料桶B右側(cè)，掃描激光頭位于工作平臺(tái)的正上方與位于殼體外的激光器連接，進(jìn)氣口和出氣口分別位于殼體的左右兩邊；可移動(dòng)活塞一，鋪粉刮板一，鋪粉刮板二，可移動(dòng)活塞二，電磁吸附裝置，鋪粉滾筒，可移動(dòng)活塞三,掃描激光頭,激光器均在PLC控制系統(tǒng)的控制下工作。