[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

本發明公開了一種高熵合金泡沫狀結構多束電子束增材制造方法，包括以下步驟：步驟一、按照預定比例配制高熵合金粉末；步驟二、建立泡沫狀結構的增材構件的立體模型；步驟三、選用鈦合金作為基板，并進行預熱處理；步驟四、高熵合金粉末鋪敷，按照電子束掃描路徑在A區域內完成掃描；步驟五、電子束分成多束電子流進行掃描高熵合金粉末；步驟六、依據步驟二、三、四、五逐步掃描，到預定的層數；步驟七、在氬氣保護氣氣氛中進行熱處理，獲得高熵合金泡沫狀結構的構件。本發明制備得到的高熵合金泡沫狀結構的構件實現了強度和韌性的要求。

技術領域

本發明涉及一種高熵合金泡沫狀結構多束電子束增材制造方法，屬于增材制造技術領域。

背景技術

金屬材料是最重要的結構材料，因其具有優異的力學性能和理化性能被廣泛應用于人類社會的各行各業，隨著現代工業的發展對金屬材料的性能要求越來越高，為解決這一潛在技術難題，研究者們提出了復合材料，將不同性能的材料按照一定的比例關系進行復合，以達到兼顧各材料優良的力學性能，例如：高熵合金由至少五種以上的元素按照等原子比或接近等原子比合金化而成，其特有的組成方式使其具有許多微觀和宏觀上的特性，如高熵效應、晶格畸變效應、擴散遲緩效應和性能上的雞尾酒效應，但是隨著對復合材料的深入研究，逐漸達到了復合材料性能發揮的瓶頸，不能夠使復合材料的強度和韌性都達到一個理想狀態。因此，需要進一步開發研究新的材料設計理念，以使材料的性能達到理想狀態，滿足使用的要求。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題，本發明提供一種高熵合金泡沫狀結構多束電子束增材制造方法。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種高熵合金泡沫狀結構多束電子束增材制造方法，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；

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形掃描方式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。

進一步地，上述的高熵合金為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％；