[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于超聲處理輔助激光3D打印納米粒子修飾Al-Cu合金的晶粒細(xì)化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110913609.8
• 申請(qǐng)日: 2021-08-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113600833B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 席麗霞;陸秋陽(yáng);顧冬冬
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B22F10/28
• 分類(lèi)號(hào): B22F10/28;B22F10/50;B22F9/04;C22C1/04;B33Y10/00;B33Y40/10;B33Y70/00;C22C21/16;B22F12/00;B33Y30/00;B22F1/054
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 徐芝強(qiáng);胡建華

1.一種基于超聲處理輔助激光3D打印納米粒子修飾Al-Cu合金的晶粒細(xì)化方法，其特征在于，包括如下步驟：

（1）將Al-Cu合金粉末與納米Zr粒子混合均勻，得到Al-Cu/納米Zr粒子混合粉體；

（2）使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件建立目標(biāo)零件的三維實(shí)體幾何模型，后利用MaterialiseMagics軟件對(duì)該模型進(jìn)行分層切片并規(guī)劃激光掃描路徑，將三維實(shí)體離散成一系列二維數(shù)據(jù)；

（3）將步驟（2）所得數(shù)據(jù)導(dǎo)入選區(qū)激光熔化成形設(shè)備中，將Al-Cu/納米Zr粒子混合粉體逐層熔化凝固，同時(shí)在打印過(guò)程中，對(duì)熔體進(jìn)行超聲處理，成形為均勻致密的三維實(shí)體零件；

步驟（1）中，所述的Al-Cu合金粉末中，Cu含量為4.00~4.90 wt.%，Mg含量為1.30~1.80wt.%，Mn含量為0.30~0.90 wt.%，余量為Al；Al-Cu合金粉末粒徑為15~45 μm；

步驟（1）中，所述的納米Zr粒子粒徑為40~60 nm，純度大于99.9%，添加量為混合得到的Al-Cu/納米Zr粒子混合粉體總質(zhì)量的0.1~1 wt.%；

步驟（3）中，采用對(duì)選區(qū)激光熔化成形設(shè)備進(jìn)行改造，使之在打印過(guò)程中能對(duì)熔體進(jìn)行超聲處理：將一組壓電陶瓷超聲發(fā)生器（1）安裝在成形缸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（3）與成形基板（6）之間，通過(guò)螺栓（7）連接成形缸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（3）與成形基板（6），壓緊壓電陶瓷超聲發(fā)生器（1），使壓電陶瓷超聲發(fā)生器（1）產(chǎn)生的豎直方向超聲振動(dòng)通過(guò)成形基板（6）傳遞至粉末床（5），實(shí)現(xiàn)對(duì)熔體進(jìn)行超聲處理。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超聲處理輔助激光3D打印納米粒子修飾Al-Cu合金的晶粒細(xì)化方法，其特征在于，步驟（1）中，混合采用球磨機(jī)進(jìn)行，剛玉球體與原料比例為2:1，轉(zhuǎn)速為200 rpm，球磨時(shí)間為4 h。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超聲處理輔助激光3D打印納米粒子修飾Al-Cu合金的晶粒細(xì)化方法，其特征在于，步驟（3）中，選區(qū)激光熔化成形采用激光功率為275~325W，激光掃描速度為800～1200 mm/s，掃描間距為60 μm，鋪粉厚度為30 μm，采用分區(qū)島狀掃描策略。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超聲處理輔助激光3D打印納米粒子修飾Al-Cu合金的晶粒細(xì)化方法，其特征在于，步驟（3）中，超聲處理頻率為15~20 kHz，振幅為20~40 μm。