[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于氣氛SLM原位合成數(shù)字化材料的裝置與方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011369751.2
• 申請(qǐng)日: 2020-11-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112296358A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊永強(qiáng);肖云綿;劉林青;陳杰;宋長(zhǎng)輝
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B22F10/28
• 分類(lèi)號(hào): B22F10/28;B22F10/32;B22F12/70;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y40/00
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡克永

1.一種基于氣氛SLM原位合成數(shù)字化材料的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：根據(jù)零件的屬性要求，分別對(duì)不包含增強(qiáng)相的激光選區(qū)熔化成型部分模型和包含增強(qiáng)相的激光選區(qū)熔化原位合成部分模型進(jìn)行切片處理，從而分別獲得兩組數(shù)據(jù)，即激光選區(qū)熔化成型數(shù)據(jù)(12)和激光選區(qū)熔化原位合成數(shù)據(jù)；

將該兩組數(shù)據(jù)共同組合成為一個(gè)完整的數(shù)字化材料零件(11)，然后將數(shù)據(jù)導(dǎo)入激光選區(qū)熔化成型設(shè)備系統(tǒng)；數(shù)字化材料零件(11)的成型過(guò)程包括激光選區(qū)熔化成型過(guò)程和激光選區(qū)熔化原位合成過(guò)程；

激光選區(qū)熔化成型過(guò)程中，使用惰性氣體為保護(hù)氣體，不包含增強(qiáng)相的激光選區(qū)熔化成型部分為激光選區(qū)熔化成型數(shù)據(jù)(12)；激光選區(qū)熔化原位合成過(guò)程中，使用活性氣體為成型室內(nèi)原位合成的反應(yīng)氣氛，惰性氣體為輔助氣氛，包含增強(qiáng)相的激光選區(qū)熔化原位合成部分為激光選區(qū)原位合成數(shù)據(jù)；

步驟二：首先，在激光選區(qū)熔化成型過(guò)程中，根據(jù)零件的激光選區(qū)熔化成型數(shù)據(jù)(12)，在通入惰性保護(hù)氣體的成型室內(nèi)，通過(guò)激光選區(qū)熔化成型指定區(qū)域的實(shí)體，以完成這層實(shí)體不發(fā)生原位合成反應(yīng)生成金屬/陶瓷增強(qiáng)顆粒的實(shí)體區(qū)域成型作業(yè)；

步驟三：在完成步驟二那層實(shí)體的激光選區(qū)熔化成型作業(yè)后，若該層實(shí)體包含激光選區(qū)熔化原位合成數(shù)據(jù)，則切換至激光選區(qū)熔化原位合成過(guò)程，通入活性氣體并使活性氣體成為成型室的反應(yīng)氣氛，氬氣為輔助氣氛，根據(jù)零件的激光選區(qū)熔化原位合成數(shù)據(jù)所設(shè)定的區(qū)域，通過(guò)激光選擇性?huà)呙枋固囟▎钨|(zhì)金屬粉末或合金粉末與活性氣體發(fā)生激光原位合成反應(yīng)生成金屬/陶瓷強(qiáng)化顆粒，以完成該層發(fā)生激光選區(qū)熔化原位合成的實(shí)體區(qū)域成型作業(yè)；

步驟四：完成步驟三中，發(fā)生激光選區(qū)熔化原位合成的實(shí)體成型作業(yè)后，再切換至激光選區(qū)熔化成型過(guò)程以繼續(xù)完成下一層中不發(fā)生原位合成反應(yīng)的預(yù)定實(shí)體成型作業(yè)；

步驟五：重復(fù)步驟二至步驟四，直至完成整個(gè)零件的加工作業(yè)，獲得具有按預(yù)定比例、形狀分布金屬/陶瓷強(qiáng)化顆粒的數(shù)字化功能材料。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于氣氛SLM原位合成數(shù)字化材料的方法，其特征在于，所述激光選區(qū)原位合成數(shù)據(jù)包括激光選區(qū)原位合成A數(shù)據(jù)和激光選區(qū)原位合成B數(shù)據(jù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述基于氣氛SLM原位合成數(shù)字化材料的方法，其特征在于，步驟一所述激光選區(qū)熔化成型數(shù)據(jù)的模型和激光選區(qū)熔化原位合成數(shù)據(jù)的模型通過(guò)“并(U)”布爾運(yùn)算共同組成完整的零件信息，兩組數(shù)據(jù)模型間不存在數(shù)據(jù)交集。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述基于氣氛SLM原位合成數(shù)字化材料的方法，其特征在于，步驟一所述激光選區(qū)熔化成型數(shù)據(jù)(12)和激光選區(qū)熔化原位合成數(shù)據(jù)采用的鋪粉層厚均相同，即每層的層厚為20μm-50μm。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述基于氣氛SLM原位合成數(shù)字化材料的方法，其特征在于，步驟三所述實(shí)體區(qū)域成型作業(yè)，是指區(qū)域進(jìn)行激光選區(qū)熔化原位合成包括：該層實(shí)體除激光選區(qū)熔化成型數(shù)據(jù)指定區(qū)域以外的整個(gè)成型表面區(qū)域。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述基于氣氛SLM原位合成數(shù)字化材料的方法，其特征在于，步驟三所述激光選區(qū)熔化原位合成過(guò)程中，在輔助氣氛輔助調(diào)控的情況下，可通過(guò)活性氣體進(jìn)氣閥(7)、活性氣體流量計(jì)(5)、活性氣體濃度測(cè)量?jī)x(17)調(diào)節(jié)與監(jiān)控活性氣體的進(jìn)氣量、濃度比例，以控制原位合成產(chǎn)生的金屬/陶瓷強(qiáng)化顆粒的數(shù)量、比例。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述基于氣氛SLM原位合成數(shù)字化材料的方法，其特征在于，在開(kāi)始步驟二前成型表面進(jìn)行一次鋪粉，在完成步驟二后、開(kāi)始步驟三前，成型表面不再進(jìn)行鋪粉；直至完成該層所有加工作業(yè)后，進(jìn)行下一層加工作業(yè)前，成型表面重新進(jìn)行一次鋪粉。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述基于氣氛SLM原位合成數(shù)字化材料的方法，其特征在于，完成步驟五整個(gè)零件的所有層完成激光選區(qū)熔化成型過(guò)程后，均需判斷是否需要進(jìn)行激光選區(qū)熔化原位合成過(guò)程，若當(dāng)前層不包含激光選區(qū)熔化原位合成數(shù)據(jù)，則繼續(xù)進(jìn)行步驟二。