[發(fā)明專利]一種激光增材制造熔池結(jié)構(gòu)演化原位觀察的裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110021606.3
• 申請日: 2021-01-08
• 公開（公告）號: CN112881435A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 帥三三;安娜瑩;王亞楠;王江;任忠鳴
• 申請（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號: G01N23/04
• 分類號: G01N23/04
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 王富強(qiáng)

1.一種激光增材制造熔池結(jié)構(gòu)演化原位觀察的裝置，其特征在于：包括環(huán)境室、同步輻射X射線源、激光器和平面探測器，所述環(huán)境室連通有分子泵，所述環(huán)境室的頂部設(shè)置有紅外透明窗，所述激光器發(fā)出的激光束能夠通過所述紅外透明窗入射到所述環(huán)境室內(nèi)的粉末床上的粉末上，所述環(huán)境室位于所述同步輻射X射線源和所述平面探測器之間，所述環(huán)境室的側(cè)壁上設(shè)置有第一鈹窗和第二鈹窗，所述同步輻射X射線源發(fā)出的X射線束能夠依次穿過所述第一鈹窗、所述粉末和所述第二鈹窗投射到所述平面探測器的感光底片上。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光增材制造熔池結(jié)構(gòu)演化原位觀察的裝置，其特征在于：所述環(huán)境室的底部還設(shè)置有電源和真空傳感器，所述真空傳感器通過真空硅管與所述環(huán)境室連通，所述分子泵通過波紋管與所述環(huán)境室連通，所述真空傳感器用于檢測所述環(huán)境室內(nèi)部的真空度，所述真空傳感器和所述分子泵分別與控制器電連接，所述真空傳感器和所述分子泵分別與所述電源電連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光增材制造熔池結(jié)構(gòu)演化原位觀察的裝置，其特征在于：所述同步輻射X射線源和所述環(huán)境室之間還設(shè)置有兩個上下分布的擋板，兩個所述擋板之間形成有狹縫，所述同步輻射X射線源發(fā)出的X射線束能夠穿過所述狹縫。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光增材制造熔池結(jié)構(gòu)演化原位觀察的裝置，其特征在于：還包括紅外反射器，所述激光器發(fā)出的激光束經(jīng)過所述紅外反射器的反射后再通過所述紅外透明窗入射到所述環(huán)境室內(nèi)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光增材制造熔池結(jié)構(gòu)演化原位觀察的裝置，其特征在于：所述粉末床的兩側(cè)分別設(shè)置有一個氮化硼薄板，所述粉末床上的粉末位于兩個所述氮化硼薄板之間，兩個所述氮化硼薄板之間具有間隔，所述X射線束能夠穿過所述間隔，所述氮化硼薄板的長度方向與所述X射線束的方向平行。

6.一種激光增材制造熔池結(jié)構(gòu)演化原位觀察的方法，基于權(quán)利要求1-5任意一項所述的激光增材制造熔池結(jié)構(gòu)演化原位觀察的裝置，其特征在于，包括以下步驟：

(1)將待測合金粉末放置在粉末床上，并使所述待測合金粉末位于兩個氮化硼薄板之間，然后將粉末床放置在環(huán)境室中，并使所述氮化硼薄板的長度方向垂直于第一鈹窗和第二鈹窗；

(2)開啟同步輻射X射線源和激光器，所述同步輻射X射線源發(fā)出的X射線束水平地照射所述粉末，將所述激光器工作調(diào)整為光斑加熱模式，所述激光器發(fā)出的激光束的聚焦到粉末床表面熔化所述粉末，同時平面探測器記錄粉末熔化時X射線束圖像并將其轉(zhuǎn)化為X射線束投影圖片儲存在計算機(jī)中；

(3)利用圖像處理軟件對所有采集的X射線束投影圖片進(jìn)行平場校正、偽影校正和噪點(diǎn)去除處理，隨后進(jìn)行自定義背景減法以移除不移動的對象，得到一組粉末熔化過程的二維照片，用圖片處理軟件將一系列二維照片轉(zhuǎn)化為視頻保存。