[發(fā)明專(zhuān)利]一種抑制高熵合金增材制造開(kāi)裂的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310572350.4
• 申請(qǐng)日: 2023-05-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN116586631A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-08-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葛亞瓊;楊阿楠;暢澤欣;徐海軍;宋月;畢文浩
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 太原科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B22F10/28
• 分類(lèi)號(hào): B22F10/28;B33Y10/00;B33Y40/10;B33Y40/20;B22F10/64;B22F10/66;B22F12/13;B22F12/41;B33Y30/00
• 代理公司: 合肥市澤信專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 34144
• 代理人: 葉美琴

1.一種抑制高熵合金增材制造開(kāi)裂的方法，將增材制造高熵合金粉末送入增材制造系統(tǒng)并利用所述增材制造系統(tǒng)在一個(gè)基板上進(jìn)行逐層3D打印得到成型件；在所述3D打印過(guò)程中對(duì)所述成型件進(jìn)行冷卻，其特征在于：

當(dāng)所述成型件的成型層數(shù)小于一個(gè)預(yù)定層數(shù)時(shí)，每打印一層，所述增材制造系統(tǒng)暫停激光掃描和送粉，通過(guò)向所述增材制造系統(tǒng)的工作臺(tái)內(nèi)開(kāi)設(shè)的冷卻腔內(nèi)通入液氮對(duì)所述成型件進(jìn)行冷卻；

當(dāng)所述成型件的成型層數(shù)大于或等于所述預(yù)定層數(shù)時(shí)，每打印一層，所述增材制造系統(tǒng)暫停激光掃描和送粉，向所述冷卻腔內(nèi)通入液氮并向所述基板、成型件噴灑液氮對(duì)所述成型件進(jìn)行冷卻；

當(dāng)所述成型件溫度達(dá)到20-30℃時(shí)，所述增材制造系統(tǒng)繼續(xù)進(jìn)行激光掃描和送粉。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抑制高熵合金增材制造開(kāi)裂的方法，其特征在于，在所述3D打印過(guò)程中，每打印兩層作為一個(gè)成型周期，在一個(gè)所述成型周期內(nèi)，第二層的激光功率低于第一層的激光功率；

和/或，在所述3D打印過(guò)程中，每打印三個(gè)周期，對(duì)所述成型件表面進(jìn)行激光空掃描兩次。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的抑制高熵合金增材制造開(kāi)裂的方法，其特征在于，在一個(gè)成型周期內(nèi)，第二層的激光功率比第一層的激光功率低5-30W。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的抑制高熵合金增材制造開(kāi)裂的方法，其特征在于，每打印三個(gè)周期，對(duì)成型件表面進(jìn)行激光空掃描兩次，空掃描方向旋轉(zhuǎn)67°，空掃描時(shí)，掃描功率相對(duì)于成型功率降低35-55％，掃描速度相對(duì)于成型速度提升20-40％。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抑制高熵合金增材制造開(kāi)裂的方法，其特征在于，所述高熵合金粉末的制備過(guò)程如下：

分別稱取高熵合金粉末、晶粒細(xì)化劑，按照比例混合均勻后，真空干燥，篩分出符合預(yù)定粒徑的粉末，得到增材制造混合粉末；

和/或，所述高熵合金粉末為Al₅FeNiZrMn高熵合金粉末，所述晶粒細(xì)化劑為1wt％TiC納米顆粒粉末；

和/或，所述混合是先將所述高熵合金粉末放入超聲混合裝置中靜置后，再將所述晶粒細(xì)化劑放入到所述高熵合金粉末表面進(jìn)行超聲混合，超聲混合時(shí)間為30-50min；

和/或，所述真空干燥的溫度為120-150℃，干燥時(shí)間為5-8h，所述預(yù)定粒徑的粉末為粒徑小于40μm的粉末。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抑制高熵合金增材制造開(kāi)裂的方法，其特征在于，所述基板的處理過(guò)程如下：對(duì)所述基板表面進(jìn)行打磨、清洗、干燥后，將所述基板預(yù)熱至預(yù)定溫度；

和/或，所述預(yù)定溫度是200-250℃。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抑制高熵合金增材制造開(kāi)裂的方法，其特征在于，在所述3D打印完成之后，將所述成型件進(jìn)行熱等靜壓處理。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的抑制高熵合金增材制造開(kāi)裂的方法，其特征在于，所述熱等靜壓處理是先在壓力80Mpa時(shí)，從室溫以升溫速率為8℃/min升溫至960℃，然后在壓力100Mpa時(shí)，以升溫速率為6℃/min升溫至1200℃，在1200℃下保溫2h后，隨爐冷卻，冷卻速率為12℃/min。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抑制高熵合金增材制造開(kāi)裂的方法，其特征在于，所述增材制造系統(tǒng)采用LDM4030同軸送粉3D打印機(jī)，3D打印參數(shù)為：激光功率為400-1200W，掃描速度為4-16mm/s，噴高為12mm，送粉量為12g/min，送粉氣體流量為3L/min，掃描策略為層內(nèi)雙向掃描并結(jié)合層與層之間旋轉(zhuǎn)90°，通入氬氣或氦氣保護(hù)氣體，使得氧含量＜0.10％。

10.一種抑制高熵合金增材制造開(kāi)裂的冷卻裝置，其用于在增材制造的過(guò)程中對(duì)成型件進(jìn)行快速冷卻，其特征在于，其采用如權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的抑制高熵合金增材制造開(kāi)裂的方法，所述冷卻裝置包括：

保護(hù)箱；

工作臺(tái)，其安裝在所述保護(hù)箱內(nèi)底部位置，所述工作臺(tái)內(nèi)設(shè)置有冷卻腔；

導(dǎo)管一，其一端與所述冷卻腔連通，所述導(dǎo)管一上設(shè)置有閥門(mén)一；

液氮箱一，其與所述導(dǎo)管一的另一端連通；

溫度監(jiān)測(cè)器，其用于監(jiān)測(cè)所述成型件的溫度；以及

液氮噴灑機(jī)構(gòu)，其用于向所述基板、成型件噴灑液氮，所述液氮噴灑機(jī)構(gòu)包括：液氮箱二，其安裝在所述保護(hù)箱內(nèi)頂部位置；導(dǎo)管二，其一端與所述液氮箱連通且其另一端朝所述工作臺(tái)方向延伸，所述導(dǎo)管二上設(shè)置有閥門(mén)二；以及噴灑頭，其安裝在所述導(dǎo)管二的另一端。