[發(fā)明專利]一種抑制高熵合金增材制造開裂的方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202310572350.4 | 申請日： | 2023-05-19 |
| 公開（公告）號： | CN116586631A | 公開（公告）日： | 2023-08-15 |
| 發(fā)明（設計）人： | 葛亞瓊;楊阿楠;暢澤欣;徐海軍;宋月;畢文浩 | 申請（專利權(quán)）人： | 太原科技大學 |
| 主分類號： | B22F10/28 | 分類號： | B22F10/28;B33Y10/00;B33Y40/10;B33Y40/20;B22F10/64;B22F10/66;B22F12/13;B22F12/41;B33Y30/00 |
| 代理公司： | 合肥市澤信專利代理事務所(普通合伙) 34144 | 代理人： | 葉美琴 |
| 地址： | 030024 山*** | 國省代碼： | 山西;14 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 抑制 合金 制造 開裂 方法 | ||
本發(fā)明涉及一種抑制高熵合金增材制造開裂的方法，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)在一個基板上進行逐層3D打印得到成型件。當所述成型件的成型層數(shù)小于一個預定層數(shù)時，每打印一層，所述增材制造系統(tǒng)暫停激光掃描和送粉，通過所述增材制造系統(tǒng)的工作臺內(nèi)開設的冷卻腔內(nèi)通入液氮對所述成型件進行冷卻。當所述成型件的成型層數(shù)等于或大于所述預定層數(shù)時，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，同時向所述基板、成型件噴灑液氮對所述成型件進行冷卻。本發(fā)明可以在高熵合金增材制造過程中，細化成型件內(nèi)部組織，消除裂紋等缺陷，提高致密性。
技術(shù)領域
本發(fā)明涉及增材制造技術(shù)領域，特別是涉及一種抑制高熵合金增材制造開裂的方法。
背景技術(shù)
增材制造技術(shù)(Additive?Manufacturing，AM)是一種利用數(shù)字模型連續(xù)逐層添加材料制造三維實體對象的技術(shù)，適用于高性能輕合金材料，并可成形復雜一體化結(jié)構(gòu)，輕量化效果卓越并帶來了顯著收益，在航空航天、生物醫(yī)療、新能源交通領域得到了廣泛應用。
高熵合金(HEAs)由于具有良好的高強度、高耐磨、耐腐蝕和抗氧化性能而備受關(guān)注，有望應用于航空航天、核能電力和礦山機械等領域，結(jié)合增材制造技術(shù)可以快速成型任意形狀幾何實體，為高熵合金的應用帶來了更多的可能。
然而高熵合金增材制造是一個固-液-氣三相耦合的復雜物理過程，在成型過程中往往容易因為凝固收縮、熱應力而形成裂紋等缺陷，嚴重降低成型件的工藝性能。因此，如何抑制高熵合金增材制造裂紋的產(chǎn)生，成為實現(xiàn)高熵合金增材制造普遍應用的關(guān)鍵。然而已有的抑制增材制造開裂的技術(shù)，大都采用優(yōu)化調(diào)整工藝參數(shù)、調(diào)控合金元素占比和后續(xù)熱處理等方法，主要應用在傳統(tǒng)金屬材料的增材制造中，在高熵合金材料方面應用較少，并且在高熵合金材料方面抑制裂紋產(chǎn)生的效果并不理想。
發(fā)明內(nèi)容
基于此，有必要針對已有的抑制增材制造開裂的技術(shù)在高熵合金材料方面應用較少，而且已有的抑制增材制造開裂的技術(shù)在高熵合金材料方面抑制裂紋產(chǎn)生的效果并不理想問題，提供一種抑制高熵合金增材制造開裂的方法。
本發(fā)明提出一種抑制高熵合金增材制造開裂的方法，將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)在一個基板上進行逐層3D打印得到成型件；在3D打印過程中對所述成型件進行冷卻；
當所述成型件的成型層數(shù)小于一個預定層數(shù)時，每打印一層，所述增材制造系統(tǒng)暫停激光掃描和送粉，通過向所述增材制造系統(tǒng)的工作臺內(nèi)開設的冷卻腔內(nèi)通入液氮對所述成型件進行冷卻；
當所述成型件的成型層數(shù)大于或等于所述預定層數(shù)時，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，同時向所述基板、成型件噴灑液氮對所述成型件進行冷卻；
當所述成型件溫度達到20-30℃時，所述增材制造系統(tǒng)繼續(xù)進行激光掃描和送粉。
本發(fā)明方法在3D打印過程中，利用液氮對基板及成型件分別快速冷卻，液氮快速冷卻可以對需散熱部位進行有效快速降溫，不僅可以節(jié)約時間，還可以抑制晶粒的生長，細化組織，減少熱積累。由于成型件的散熱主要是通過向基板傳熱和向外擴散熱，當成型件的成型層數(shù)小于預定層數(shù)時，利用液氮快速冷卻基板就可以使成型件快速降溫。隨著打印層數(shù)增高，熱積累越來越多，當成型件的成型層數(shù)達到預定層數(shù)或以上時，只進行基板快速冷卻，降溫效果不理想，通過同時對基板、成型件進行液氮快速冷卻，確保成型件能夠快速冷卻。
作為上述方案的進一步改進，在所述3D打印過程中，每打印兩層作為一個成型周期，在一個所述成型周期內(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打印過程中，每打印三個周期，對所述成型件表面進行激光空掃描兩次。
作為上述方案的進一步改進，在一個成型周期內(nèi)，第二層的激光功率比第一層的激光功率低5-30W。
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