[發(fā)明專利]一種復(fù)合能場輔助激光熔覆增材方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110779297.6
• 申請日: 2021-07-09
• 公開（公告）號: CN113564581A
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙雷;王遜;徐連勇;韓永典
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;B33Y10/00
• 代理公司: 北京瑞盛銘杰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11617
• 代理人: 黃淑娟

本發(fā)明公開了一種復(fù)合能場輔助激光熔覆增材方法，采用可提高激光熔覆效率的高頻感應(yīng)加熱與可調(diào)控顯微組織及消除裂紋與孔隙的超聲沖擊相結(jié)合的方法，采用智能化的機器人自動控制，制備高性能無缺陷激光金屬熔覆材料。克服了在激光熔覆技術(shù)下，存在著由于溫度梯度大，熔池冷卻速率高而導(dǎo)致的顯微組織不均與及性能降低、以及氣孔、夾渣、裂紋等缺陷。通過在高溫下的超聲沖擊對晶粒破碎的作用對下一層激光熔池的凝固形核提供大量異質(zhì)形核點，使得在高效快速激光熔覆過程中獲得晶粒分布均勻且細小、顯微組織細化與均化、無裂紋孔隙缺陷的高性能熔覆層。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料表面激光增材制造領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)合能場輔助激光熔覆增材方法。

背景技術(shù)

激光熔覆技術(shù)以其冷卻速度快、涂層稀釋率低、熱變形小及易實現(xiàn)自動化控制等優(yōu)勢在機械、汽車、航空航天及石油化工等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。超聲沖擊處理是常見的材料表層改性手段，被廣泛應(yīng)用于材料的表面改性層中。激光熔覆增材制造目前已成為激光熔覆制備涂層的研究熱點。但激光熔覆增材工藝在實際應(yīng)用中仍存在一些問題，如激光熔覆效率較低、熔覆層易產(chǎn)生孔隙、裂紋、熔覆層組織存在粗大柱狀枝晶及較大的殘余應(yīng)力易使涂層剝落等不足，這極大地阻礙了該技術(shù)在工業(yè)化應(yīng)用中的推廣。

采用傳統(tǒng)大型的機械變形加工的方法，如錘擊、鍛打、軋制等方法，受到材料尺寸、施工條件等因素，對改善和解決激光熔覆存在的空隙、裂紋等材料缺陷影響時，變形過大、容易破壞材料本身組織；采用單一的回火、退火等熱處理工藝改善激光熔覆缺陷時，則存在消除缺陷不完善，空隙等缺陷難以消除、并且還會降低材料強度，影響材料性能。因此對于性能要求高，而常規(guī)激光熔覆工藝生產(chǎn)的材料難以滿足其使用要求時，采用提高材料性能的后處理和前處理是必要的。而常規(guī)的后處理工藝存在工況嚴(yán)苛，生產(chǎn)效率低等問題，難以達到預(yù)期目的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種能夠制備高性能無缺陷材料的復(fù)合能場輔助激光熔覆增材方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種復(fù)合能場輔助激光熔覆增材方法，所述增材方法包括：

步驟100：將經(jīng)打磨、清洗和吹干后的基材10安裝固定在夾具8上；

步驟200：將配比好的金屬粉末放入高溫干燥后放入送粉器12；

步驟300：設(shè)置電磁感應(yīng)加熱裝置參數(shù)，自動調(diào)節(jié)感應(yīng)加熱電源19，使高頻感應(yīng)加熱線圈17對基材10進行預(yù)熱，使基材10表面溫度保持在150～ 300℃；

步驟400：待試樣表面溫度達到預(yù)定溫度后，自動開啟激光熔覆裝置3 實現(xiàn)對基材10的單層激光熔覆；

步驟500：采用電磁感應(yīng)加熱裝置對所述待試樣加熱到設(shè)定的溫度；

步驟600：關(guān)閉激光器，設(shè)置沖擊參數(shù)后，智能開啟超聲沖擊裝置1和激光掃描設(shè)備4對熔覆表面激光掃描反饋控制的超聲沖擊處理；

步驟700：待超聲沖擊結(jié)束后自動超聲沖擊裝置1，同時智能開啟高頻感應(yīng)加熱裝置20對熔覆層17進行預(yù)設(shè)的緩冷處理程序；

步驟800：緩冷到500～600℃溫度后，自動重新開啟激光熔覆裝置3，在上一層熔覆層17上繼續(xù)進行激光熔覆增材。

可選的，所述步驟100：將經(jīng)打磨、清洗和吹干后的基材10安裝固定在夾具8上中的基材10通過螺絲11、壓片9在工作臺19進行夾緊定位。

可選的，所述步驟200：將配比好的金屬粉末放入高溫干燥后放入送粉器12中的所述金屬粉15末為鎳基、鈷基或鐵基自熔性合金粉末。

可選的，所述步驟300中預(yù)熱溫度的檢測采用工業(yè)在線式紅外測溫儀2 進行實時在線監(jiān)測。