[發(fā)明專利]一種組織及應(yīng)力雙梯度金屬構(gòu)件的制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310019795.X
• 申請(qǐng)日: 2023-01-06
• 公開（公告）號(hào): CN115815625A
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫汝劍;曹子文;車志剛;鄒世坤;吳俊峰;薛晴江
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)航空制造技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): B22F10/28
• 分類號(hào): B22F10/28;B22F10/62;B33Y10/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種組織及應(yīng)力雙梯度金屬構(gòu)件的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

獲取微觀組織與增材制造工藝參數(shù)的映射關(guān)系式；

依據(jù)所述映射關(guān)系式，對(duì)具有梯度組織的金屬構(gòu)件進(jìn)行增材制造；

對(duì)所述具有梯度組織的金屬構(gòu)件進(jìn)行內(nèi)應(yīng)力去除，獲得零應(yīng)力梯度微觀組織金屬構(gòu)件；

利用激光沖擊在所述零應(yīng)力梯度微觀組織金屬構(gòu)件的表層引入殘余壓應(yīng)力，獲得組織及應(yīng)力雙梯度金屬構(gòu)件。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組織及應(yīng)力雙梯度金屬構(gòu)件的制備方法，其特征在于，所述獲取微觀組織與增材制造工藝參數(shù)的映射關(guān)系式，具體包括如下步驟：

計(jì)算待加工試塊的累計(jì)輸入能量，并采用金相法測(cè)定所述待加工試塊的平均晶粒尺寸；

利用所述平均晶粒尺寸、所述累計(jì)輸入能量分別對(duì)微觀組織、增材制造工藝參數(shù)進(jìn)行參量化表示，獲取第一參量式、第二參量式；

依據(jù)所述第一參量式及所述第二參量式，獲取所述平均晶粒尺寸與所述累計(jì)輸入能量之間的映射關(guān)系式。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的組織及應(yīng)力雙梯度金屬構(gòu)件的制備方法，其特征在于，所述計(jì)算待加工試塊的累計(jì)輸入能量，具體包括如下步驟：

以設(shè)定激光功率制備所述待加工試塊，并記錄加工時(shí)間；

依據(jù)所述設(shè)定功率及所述加工時(shí)間，計(jì)算所述累計(jì)輸入能量。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的組織及應(yīng)力雙梯度金屬構(gòu)件的制備方法，其特征在于，所述依據(jù)所述第一參量式及所述第二參量式，獲取所述平均晶粒尺寸與所述累計(jì)輸入能量之間的映射關(guān)系式，具體包括如下步驟：

通過最小二乘法及非線性函數(shù)擬合獲得所述平均晶粒尺寸與所述累計(jì)輸入能量之間的映射關(guān)系；

依據(jù)所述映射關(guān)系，獲得所述平均晶粒尺寸與所述增材制造工藝參數(shù)之間的映射關(guān)系式。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組織及應(yīng)力雙梯度金屬構(gòu)件的制備方法，其特征在于，所述依據(jù)所述映射關(guān)系式，對(duì)具有梯度組織的金屬構(gòu)件進(jìn)行增材制造，具體為：

采用累計(jì)輸入能量E₁制備厚度為Δh₁的增材層，其對(duì)應(yīng)的晶粒尺寸為d₁，采用累計(jì)輸入能量E₂制備厚度為Δh₂的增材層，其對(duì)應(yīng)的晶粒尺寸為d₂，采用累計(jì)輸入能量E₃制備厚度為Δh₃的增材層，其對(duì)應(yīng)的晶粒尺寸為d₃，以此類推，獲得具有均勻梯度組織的金屬增材構(gòu)件。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組織及應(yīng)力雙梯度金屬構(gòu)件的制備方法，其特征在于，所述依據(jù)所述映射關(guān)系式，對(duì)具有梯度組織的金屬構(gòu)件進(jìn)行增材制造，具體為：

采用累計(jì)輸入能量E₁制備厚度為Δh₁的增材層，其對(duì)應(yīng)的晶粒尺寸為d₁，采用累計(jì)輸入能量E₂制備厚度為Δh₂的增材層，其對(duì)應(yīng)的晶粒尺寸為d₂，采用累計(jì)輸入能量E₁制備厚度為Δh₁的增材層，其對(duì)應(yīng)的晶粒尺寸為d₁，以此類推，獲得具有重復(fù)梯度組織的金屬增材構(gòu)件。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組織及應(yīng)力雙梯度金屬構(gòu)件的制備方法，其特征在于，所述對(duì)所述具有梯度組織的金屬構(gòu)件進(jìn)行內(nèi)應(yīng)力去除，獲得零應(yīng)力梯度微觀組織金屬構(gòu)件，具體為：

采用熱時(shí)效和/或振動(dòng)時(shí)效去除所述具有梯度組織的金屬構(gòu)件的內(nèi)應(yīng)力，獲得所述零應(yīng)力梯度微觀組織金屬構(gòu)件。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組織及應(yīng)力雙梯度金屬構(gòu)件的制備方法，其特征在于，所述利用激光沖擊在所述零應(yīng)力梯度微觀組織金屬構(gòu)件的表層引入殘余壓應(yīng)力，獲得組織及應(yīng)力雙梯度金屬構(gòu)件，具體為：

采用脈沖激光對(duì)所述零應(yīng)力梯度微觀組織金屬構(gòu)件進(jìn)行一次或多次沖擊，在其表層引入殘余壓應(yīng)力，獲得所述組織及應(yīng)力雙梯度金屬構(gòu)件。