[發明專利]一種高熵合金泡沫狀結構多束電子束增材制造方法

有效

• 申請號: 202210452811.X
• 申請日: 2022-04-27
• 公開（公告）號: CN114850494B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發明（設計）人: 唐凱;李鵬一;秦鶴翔
• 申請（專利權）人: 南京聯空智能增材研究院有限公司
• 主分類號: B22F10/28
• 分類號: B22F10/28;B22F5/10;B22F10/64;C22C30/00;B22F12/17;B33Y10/00;B33Y40/10;B33Y40/20;B33Y80/00
• 代理公司: 南京聚匠知識產權代理有限公司 32339
• 代理人: 吳亞東

1.一種高熵合金泡沫狀結構多束電子束增材制造方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)篩選30～80μm按照預定比例配制的高熵合金粉末，進行霧化處理，真空保存；

(2)通過計算機軟件建立泡沫狀結構的增材構件的立體模型，然后對“泡沫”工件模型進行切片分層；

該“泡沫”工件包括按照需求分布的若干個圓球型A區域，相鄰的兩個圓球型A區域之間外切，相鄰四個圓球型A區域之間留有空隙B；

(3)以TC4鈦合金作為基板，打磨清洗，焊前進行預熱處理；

(4)每層的粉末鋪敷均包括位于圓球型A區域、空隙B內高熵合金粉末，按照該電子束掃描路徑在圓球型A區域內完成掃描，空隙B不進行掃描，形成單層鋪設；

所述電子束掃描路徑：將圓球型A區域劃分為N道相互平行的帶式分區，對每道帶式分區依次按照預定方向進行掃描，直至圓球型A區域完全掃描完成，其中N為大于2的整數；

(5)電子束發射箱的電子槍發射出的電子束在通過磁場作用從偏轉線圈發射出時，被分成三條功率不同的偏轉束流：電子束流Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，然后采用S形掃描進行掃描高熵合金粉末；

(6)根據上述步驟(2)、(3)、(4)(5)在基板上逐層鋪設預定的層數，依據步驟(4)每層的粉末鋪設方法依次向上疊加，且電子束掃描逐層旋轉使層間相鄰單層有旋轉角度，獲得高熵合金泡沫結構的初構件；

(7)將高熵合金泡沫結構的初構件置于流量為20L/min的氬氣保護氣氛中進行熱處理，得到高熵合金泡沫結構的構件。

2.根據權利要求1所述的一種高熵合金泡沫狀結構多束電子束增材制造方法，其特征在于，所述高熵合金為AlCoCrFeNiTi_0.5高熵合金，由下列組分及其質量百分比組成：Al：9.74～9.80％、Co:21.27～21.32％、Cr：18.75～18.82％、Fe:20.19～20.26％、Ni:21.18～21.23％、Ti：8.63～8.68％。

3.根據權利要求1所述的一種高熵合金泡沫狀結構多束電子束增材制造方法，其特征在于，所述N道帶式分區相互獨立且平行方向與X軸向一致，電子束在每道帶式分區相的走向以該道帶式分區的左端為起點向右進行，形成熔池；

每道帶式分區在形成熔池后，電子束停留2～4s。

4.根據權利要求1所述的一種高熵合金泡沫狀結構多束電子束增材制造方法，其特征在于，電子束增材制造的工藝參數：電子槍的功率為2～4kW，電子束掃描速度為10～100mm/s，相鄰掃描線間返回時間為4s，單層厚度為0.3～0.5mm。

5.根據權利要求1所述的一種高熵合金泡沫狀結構多束電子束增材制造方法，其特征在于，偏轉束流的工藝參數：電子束流Ⅰ直徑d₁、電子束流Ⅱ直徑d2以及電子束流Ⅲ直徑d₃三者的關系滿足：d₁+d₂≤d₃；電子束流Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三條電子束流的功率之和小于或等于電子槍的功率；

電子束流Ⅰ：功率為680～720W，直徑d₁為1～2mm；電子束流Ⅱ：功率750～800W，直徑d₂為1～2mm；電子束流Ⅲ：功率為1500～2000W，直徑d₃為3～4mm。

6.根據權利要求1所述的一種高熵合金泡沫狀結構多束電子束增材制造方法，其特征在于，偏轉束流的分布：電子束流Ⅰ、Ⅱ的平列方式與增材方向垂直，電子束流Ⅰ、Ⅱ位于電子束流Ⅲ的前端，距離為2～3mm，且電子束流Ⅲ的光斑圓心位于電子束流Ⅰ、Ⅱ光斑圓心的中垂線上。

7.根據權利要求1所述的一種高熵合金泡沫狀結構多束電子束增材制造方法，其特征在于，所述旋轉角度為增材中心同軸旋轉，旋轉角度為10～90°。