[發明專利]激光增材制造鎳基合金過程中抑制Laves相析出的方法

在審

• 申請號: 202110864041.5
• 申請日: 2021-07-29
• 公開（公告）號: CN113579249A
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 姚建華;張群莉;張杰;陳智君;姚喆赫
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B22F10/28
• 分類號: B22F10/28;B22F12/20;B33Y10/00;B33Y40/00
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 吳秉中

1.一種激光增材制造鎳基合金過程中抑制Laves相析出的方法，其特征在于：具體包括如下步驟：

步驟一：將鎳基高溫合金制成的基材作為試樣放置在具有冷卻裝置(1)的工作臺上，打開冷卻裝置(1)，冷卻裝置(1)對基體(2)的下端進行冷卻，最大程度緩解激光成形制造初期過程中的熱量累積；

步驟二：將同步抑制裝置安裝好，所述同步抑制裝置包括氣瓶組(5)、循環液冷裝置(4)、氣冷閥門(6)和噴嘴氣冷裝置(7)，所述氣瓶組(5)通過管道連接循環液冷裝置(4)并為循環液冷裝置(4)供氣，循環液冷裝置(4)通過管道連接噴嘴氣冷裝置(7)，循環液冷裝置(4)為噴嘴氣冷裝置(7)提供冷卻氣體，氣冷閥門(6)設置在循環液冷裝置(4)的出口并控制冷卻氣體的流量，噴嘴冷卻裝置(1)為安裝在激光加工頭(3)上并隨著激光加工頭(3)一起運動的激冷銅管，激冷銅管設置有三根，三根激冷銅管分別對準由金屬粉末、激光束和基體(2)形成的熔池的邊緣位置；

步驟三：打開半導體激光器，半導體激光器發出激光照射到基體(2)上，同時使用沸騰式送粉器將制備好的干燥的金屬粉末送到基體(2)上，半導體激光器的激光加工頭(3)和沸騰式送粉器的送粉頭設置在同一個移動機構的活動端，半導體激光器的激光加工頭(3)和沸騰式送粉器的送粉頭同步進行運動，半導體激光器對基體(2)上的金屬粉末進行熔覆；半導體激光器的功率為900～2000W，發射的激光束照射到基體(2)上的光斑直徑為4mm，掃描速度為360～420mm/s，沸騰式送粉器的送粉量為10-15g/min；

步驟四：在半導體激光器對基體(2)上的金屬粉末進行熔覆的過程中，金屬粉末、激光束和基體(2)形成熔池，確定熔池的成形位置后，調整好同步抑制裝置的三根激冷銅管的位置，使三根激冷銅管的朝向掃描方向的左方、右方和后方，且三根激冷銅管的高度高于形成的熔覆層的單層厚度5-10毫米，打開同步抑制裝置的氣冷閥門(6)，調節冷氣流量為3～20L/min，直至完成試樣的增材過程；

步驟五：增材過程結束后，半導體激光器的激光加工頭(3)和沸騰式送粉器的送粉頭均關閉并運動到初始位置，取下增材完成的試樣；

步驟六：對試樣進行切割、鑲嵌、粗磨、細磨、精拋和腐蝕后使用掃描電子顯微鏡觀察橫截面組織情況。

2.根據權利要求1所述的一種激光增材制造鎳基合金過程中抑制Laves相析出的方法，其特征在于：所述步驟一中使用的冷卻裝置(1)均勻平鋪在整個基體(2)下方，冷卻裝置(1)使用的冷卻介質為冰水或液氮。

3.根據權利要求1所述的一種激光增材制造鎳基合金過程中抑制Laves相析出的方法，其特征在于：所述金屬粉末通過同軸送粉或側向送粉的方式進入熔池。

4.根據權利要求1所述的一種激光增材制造鎳基合金過程中抑制Laves相析出的方法，其特征在于：所述步驟四中，以半導體激光器的掃描方向為正前方，半導體激光器放出的激光束于金屬粉末和基體(2)形成熔池為圓形，三根激冷銅管的朝向掃描方向的正左方、正右方和正后方，三根激冷銅管均對準熔池的邊緣吹出冷氣，使得熔池邊緣形成激冷環境。

5.根據權利要求1所述的一種激光增材制造鎳基合金過程中抑制Laves相析出的方法，其特征在于：所述氣瓶組(5)提供的氣體為惰性氣體，激冷銅管對惰性氣體進行冷卻和除濕處理。

6.根據權利要求5所述的一種激光增材制造鎳基合金過程中抑制Laves相析出的方法，其特征在于：所述惰性氣體包括氬氣、氮氣、氦氣以及上述三種氣體中兩種或兩種以上的結合。

7.根據權利要求1所述的一種激光增材制造鎳基合金過程中抑制Laves相析出的方法，其特征在于：所述同步抑制裝置的三根激冷銅管采用導熱性能良好的銅制成。