[發明專利]一種獲得激光3D打印雙相鈦合金超細針狀α相的方法

有效

• 申請號: 201911414045.2
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111014675B
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 李聰;謝盼;陳汪林;陳薦;周立波
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B22F10/28;B22F10/368;B22F10/85;B33Y50/02;B33Y70/00
• 代理公司: 廣州市紅荔專利代理有限公司 44214
• 代理人: 胡昌國

1.一種獲得激光3D打印雙相鈦合金超細針狀α相的方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一：將激光器設置為脈沖激光輸出模式，對激光增材制造工藝窗口進行初步優化，獲得初步優化的工藝窗口：激光波形為方波，激光光斑直徑0.5~2.5mm，激光峰值功率為600～1100W，重復頻率為5～50Hz，占空比為0.6-0.9，離焦量-1.5mm，掃描速度為6～12mm/s，送粉量為8-16g/min；

步驟二：任意選取一組初步優化的工藝參數，利用有限元傳熱模型對該參數下熔池三維溫度場進行計算，提取激光加載1.5s后熔池中心瞬時溫度變化曲線與沉積層中部位置點所經歷的定點溫度變化曲線，從熔池瞬時溫度變化曲線得到波峰溫度的平均值Tmax，由定點溫度變化曲線獲取單個脈沖周期內溫度變化曲線與鈦合金液相線的截距t，并對定點溫度變化曲線右側溫度下降部分進行求導，再計算出導數的平均值ξ，即獲得熔池平均冷卻速率ξ，其中Tmax、t及ξ的單位分別為℃、s及℃/s；

步驟三：根據1.3Tm≤Tmax≤1.6Tm，30ms≤t≤80ms，ξ≥3.3×10³℃/s原則對激光光斑直徑、激光峰值功率、重復頻率、占空比、離焦量、掃描速度及送粉量工藝參數進行優化，其中Tm為鈦合金的熔點；

步驟四：按上述各個參數的由小至大順序重復步驟二至步驟三，直到完成所有工藝參數匹配，獲得的優化工藝窗口：激光波形為方波，激光光斑直徑1~2mm，激光峰值功率為750～1000W，重復頻率為10～25Hz，占空比為0.7-0.9，離焦量-1.5mm，掃描速度為7～12mm/s，送粉量為10-15g/min；

步驟五：按步驟四所述的工藝參數：激光波形為方波，激光光斑直徑1~2mm，激光峰值功率為750～1000W，重復頻率為10～25Hz，占空比為0.7-0.9，離焦量-1.5mm，掃描速度為7～12mm/s，送粉量為10-15g/min進行激光3D打印，獲得細小針狀α相形貌的雙相鈦合金成形件。

2.根據權利要求1所述的一種獲得激光3D打印雙相鈦合金超細針狀α相的方法，其特征在于：在步驟四中，所述的工藝窗口的掃描路徑為單向路徑或交叉路徑。