[發明專利]一種改進選擇性激光熔化鎂合金低塑性的熱等靜壓方法

在審

• 申請號: 202010175116.4
• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號: CN111283197A
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 劉帥;郭漢杰
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B22F3/15;B33Y10/00
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發明屬于合金材料領域，涉及一種改進選擇性激光熔化鎂合金低塑性的熱等靜壓方法，包括打印、鋪粉、激光掃描、熱等靜壓、冷卻五個步驟。打印前成型腔內充入高純氬氣，保證氧含量低于10ppm；打印時成型腔溫度保持在30?40℃之間。鋪粉采用同等鎂合金材質作為基板，激光束對粉末層采取“之”字形掃描策略，激光束掃完該層粉末后，送粉裝置在該層上繼續鋪粉；激光束掃描方向順時針旋轉90，并熔化該層粉末，后續層制備過程以此類推，直至達到預設產品高度。本發明工藝流程簡單，工藝參數穩定，在常規氬氣保護下，可以生產高強度高塑性AZ61鎂合金，延伸率高于SLM態77％～160％。生產效率高，粉末成本低且易于制備，能有效降低生產成本和難度。操作簡單，易于實現。

技術領域

本發明屬于合金材料領域，涉及一種改進選擇性激光熔化鎂合金低塑性的熱等靜壓方法。

背景技術

鎂由于其輕量化、比強度高等特性適應綠色材料、綠色發展的宗旨，廣泛應用于汽車制造業、航空航天、醫學等諸多領域。我國也將其列入重點項目，為推動鎂資源的合理開發利用，國家已將“鎂合金應用及產業化”列為“十五”攻關項目重大專項，在“863”科技計劃中將“先進鎂合金及應用技術”列為新材料技術領域“高性能結構材料技術”專項的重點專題。目前，世界發達國家已著手鎂合金材料的大力開發與研究，鎂及鎂合金被應用在航天近年來鎂合金產量在全球的年增長率高達25％，顯示出極廣的應用前景。

與傳統技術相比，選擇性激光熔化技術是在非平衡下凝固，凝固速度可達10⁷K/s，避免了鎂合金在組織和結構上具有壓縮強度、高溫熱穩定性、斷裂韌性等性能較弱的缺點。而通過選擇性激光熔化技術可以改善鎂合金強度、塑性變形能力等性能，是一種正逐步受到國內外研究學者關注的新型金屬材料制備技術。

選擇性激光熔化技術(SLM)是一種自下而上的逐層加工的工藝，因為簡便的流程以及數字化的優點而逐漸興起。

選擇性激光熔化技術(SLM)的特點有：直接成形：減少材料浪費，不需切削、磨除部分甚至大部分金屬原材料，提高了金屬的使用率，更加環保；縮短產品研發生產周期：從設計到生產過程短，準備材料少，節約了時間而且有利于公司減小庫存；無需組裝：逐層制造的過程中，不僅可以成形零件，還可以成形互鎖的零組件如平而連桿機構、萬向節等，減少加工和組裝設備的使用，有效縮短供應鏈和生產成本；復雜零件生產更具優勢：傳統制造中工件越復雜，生產加工成本越高，而生產復雜程度不同的工件時間、技術、成本幾乎沒有差別；個性化定制門檻更低，而且生產小批量產品無需更換模具，只需要改變設計，開拓了廣闊的設訓一空間；成本相對較低；材料的多樣性；精度高：目前精度基本都可控制在0.3mm以下。

目前，選擇性激光熔化制備金屬樣品的研究多集中于不銹鋼、鎳基合金、鋁合金、鈦合金等，鎂合金由于其物理性能的特殊性，研究過程較為困難，所以相關研究還處于起步階段。例如鎂合金粉末易氧化，在制備中容易引起燃燒；鎂合金熔點較低，很容易汽化，適宜的打印參數設置需要確定，且在成型中需要考慮的參數較多，如有激光功率、激光掃描速度、鋪粉層厚、掃描策略、掃描間距等，而參數激光功率過高，粉末會發生過燒甚至蒸發的現象，掃描間距過大，相鄰激光掃描軌跡無法搭接，則會嚴重影響該層的密度，導致后續成型中出現缺陷。此外鎂合金較軟，制樣困難，也在一定程度上限制了鎂合金選擇性激光熔化的研究進展。