一种块材合金制备系统及其制备方法技术方案

本发明专利技术涉及一种块材合金制备系统，其包括连接设置的粉末混合装置、激光设备以及成型设备，所述粉末混合装置采用静态旋转流化方式对至少一种金属粉末进行混合；所述激光设备对经过所述粉末混合装置输送的金属粉末进行激光加热熔融。本发明专利技术还提供一种块材合金制备方法，其采用静态旋转流化方式对至少一种金属粉末进行混合分散以激光加热熔融所述混合后的金属粉末，冷却所述熔融的金属粉末获得所需块材合金。本发明专利技术所提供的块材合金制备系统及其制备方法通过静态旋转流化方式对至少一种金属粉末进行混合，使金属粉末同时做径向和切向运动，从而有效解决多种金属粉末混合不均的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属3D打印领域，具体涉及一种块材合金及其制备方法。
技术介绍
金属3D打印是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属作为可粘合原材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。其一般步骤为先将高纯度的多种不同金属粉末按一定的比例混合，经过熔融和多次重融的方式制备所需金属母锭，再将母锭熔融成液体并送入喷嘴，并由喷嘴喷出至冷却装置，以获得所需的块材合金。但是现有的金属3D打印制备块材合金过程中，金属粉末易出现团聚等问题，从而严重影响了多种金属粉末混合的效果，无法实现多种金属粉末的3D打印。因此，亟待提供一种可实现具有多种金属粉末合金的金属3D打印技术。
技术实现思路
为克服目前多种金属粉末混合不均的问题，本专利技术提供一种块材合金制备系统及其制备方法。本专利技术为解决上述技术问题的一技术方案是提供一种块材合金制备系统，其包括粉末混合装置、激光设备以及成型设备，所述粉末混合装置采用静态旋转流化方式对至少一种金属粉末进行混合；所述激光设备对经过所述粉末混合装置输送的金属粉末进行激光加热熔融，所述成型设备冷却经激光设备熔融的金属粉末而制备块
材合金。优选地，所述粉末混合装置包括至少一个金属粉末入口及至少一个气体入口。优选地，所述金属粉末入口与气体入口都为多个。优选地，所述金属粉末入口与所述气体入口等距交替间隔分布。优选地，所述块材合金制备系统包括至少一个喷头，所述喷头与所述粉末混合装置连接以喷出混合后的金属粉末，所述激光设备与所述喷头匹配设置对喷头喷出的金属粉末进行熔融。本专利技术为解决上述技术问题的又一技术方案是提供一种块材合金制备方法，其至少包括以下步骤：提供至少一金属粉末；采用静态旋转流化方式对至少一种金属粉末进行混合分散；以激光加热熔融所述混合后的金属粉末，冷却所述熔融的金属粉末获得所需块材合金。优选地，所述块材合金制备方法中，所述金属粉末粒度为20～200μm。优选地，所述静态旋转流化方式中，金属粉末的输送量为0.1～30g/min，载气流流量为1.0L/min～15L/min。优选地，至少一种金属粉末进行混合后由气路实时输送至一喷头中，所述喷头用于根据所需路径采用混合后的金属粉末进行打印。优选地，所述激光加热熔融制备中，所需的激光光谱范围为800nm～1300nm，所述激光的功率为50W～20kW，所述激光光斑直径大小为0.1μm～1mm。相对于现有技术，本专利技术所提供的块材合金制备系统及其制备方法，通过静态旋转流化方式对至少一种金属粉末进行混合，金属粉末由气体带动同时做径向和切向运动，至少一种金属粉末由于径向与切向运动作用不
易发生团聚且混合均匀，因此，可有效解决多种金属粉末混合不均的问题，由于不同种金属粉末混合均匀，因此采用混合均匀的金属粉末制备获得块材合金中各金属成分比例可更为精准。【附图说明】图1是本专利技术第一实施例提供的块材合金制备系统的结构示意图。图2是本专利技术所提供的块材合金制备系统的另一结构示意图。图3A是本专利技术所提供的块材合金制备系统中静态旋转流化床反应器结构图。图3B是图3A中所示静态旋转流化床另一实施例的反应器结构图。图4是本专利技术所提供的块材合金制备系统中多个粉末混合装置、粉末输送装置及喷头连接关系的示意图。图5A是本专利技术所提供的块材合金制备系统中成型设备的结构示意图。图5B是图5A中所示沿B-B方向的剖面示意图。图6A是本专利技术第一实施例提供的块材合金制备系统的第一具体实施方式的示意图。图6B是本专利技术第一实施例提供的块材合金制备系统的第二具体实施方式的示意图。图6C是本专利技术第一实施例提供的块材合金制备系统的第三具体实施方式的示意图。图7是本专利技术第二实施例块材合金制备方法的流程示意图。【具体实施方式】为了使本专利技术的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1及图2中所示，本专利技术第一实施例提供了一种块材合金制备系统10，其包括粉末定量模块11、粉末混合与配送模块12、激光熔融成型模块13、环境控制模块14、后处理模块15和控制模块16。其中，所述控制模块16连接控制所述粉末定量模块11、所述粉末混合与配送模块12、所述激光熔融成型模块13、所述环境控制模块14及所述后处理模块15。在本专利技术中，所述粉末定量模块11用于设定所需制备块材合金的至少一种金属粉末用量，具体地可对具有至少一种金属粉末的块材合金的成分进行快速精确定量分析，并根据设定定点配送定量的粉末。在本专利技术中，所述粉末定量模块11可同步设定多个成分的块材合金参数，便于高通量制备获得所需的块材合金。所述粉末定量模块11包括连接的粉末变化设定模块111及建模预设模块112。其中，所述粉末变化设定模块111用于设定粉末量变化方案，所述建模预设模块112用于建模及设定所述激光熔融成型模块的喷涂路径。具体地，所述粉末变化设定模块111与建模预设模块112可根据预先设定的粉末种类、粉末的各项物理属性，定量获得各个粉末的变化量、初始出粉量等参数。所述块材合金制备系统10首先根据材料样品库设计制作3D打印CAD(Compyter Aided Design，计算机辅助设计)模型，生成STL(Stereo Lithography，光固化立体成型)文件，再由CAM(Computer Aided Manufacturing，计算机辅助制造，利用数控机床控制刀具运动，完成零件制造)软件将上述
生成的STL文件中的模型分层转化为2D薄片，所述块材合金制备系统10可自动生成进行金属3D打印的加工路径。所述粉末定量模块11进一步包括粉末定量装置113，所述粉末定量装置113包括但不受限于：刮吸式送粉装置、声波/超声送粉装置、静电阀送粉装置、静电吸管粉末定量装置等中的任意一种。在本专利技术中一些优选的实施例中，所述粉末定量装置113中预定所需质量及种类的金属粉末的定量输送是以超声振动毛细管为核心的高精度粉末递送系统实现。所述粉末定量装置113可根据所述粉末定量模块11设定并给出相应的出粉量，实现送粉量为微克至克量级每分钟的定量送粉，具体地，在所述粉末定量装置113中，金属粉末以超声振动的方式对高精度粉末进行递送，其中，超声振动的输送剂量为2～160μg/次，其具体输送剂量的选择可根据超声振动的幅度相关。所述粉末定量装置113中，所述超声振动频率为3.125Hz～3200Hz，其超声振动频率的选择与单次输送计量的重量、金属粉末粒径大小及输送速度相关。所述超声振动频率还可进一步为3.125Hz～32Hz、33.5Hz～100Hz、100.2Hz～500Hz、521Hz～1100Hz、1151Hz～1532Hz、1541Hz～2001Hz、1541Hz～2001Hz、2110Hz～2560Hz或2700Hz～3200Hz等。所述粉末混合与配送模块12用于金属粉末的混合、分散与输送。具体地，所述粉末混合与配送模块12与所述激光熔融成型模块13连接，用于为所述激光熔融成型模块13提供设定用量的至少一种金属粉末。如图2中所示，所述粉末混合与配送模块12包括粉末混合装置121及粉末输送装置122。在本专利技术一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种块材合金制备系统，其特征在于：其包括粉末混合装置、激光设备以及成型设备，所述粉末混合装置采用静态旋转流化方式对至少一种金属粉末进行混合；所述激光设备对经过所述粉末混合装置输送的金属粉末进行激光加热熔融，所述成型设备冷却经激光设备熔融的金属粉末而制备块材合金。

【技术特征摘要】
1.一种块材合金制备系统，其特征在于：其包括粉末混合装置、激光设备以及成型设备，所述粉末混合装置采用静态旋转流化方式对至少一种金属粉末进行混合；所述激光设备对经过所述粉末混合装置输送的金属粉末进行激光加热熔融，所述成型设备冷却经激光设备熔融的金属粉末而制备块材合金。2.如权利要求1所述块材合金制备系统，其特征在于：所述粉末混合装置包括至少一个金属粉末入口及至少一个气体入口。3.如权利要求2所述块材合金制备系统，其特征在于：所述金属粉末入口与气体入口都为多个。4.如权利要求2所述块材合金制备系统，其特征在于：所述金属粉末入口与所述气体入口等距交替间隔分布。5.如权利要求1-4中任一项所述块材合金制备系统，其特征在于：所述块材合金制备系统包括至少一个喷头，所述喷头与所述粉末混合装置连接以喷出混合后的金属粉末，所述激光设备与所述喷头匹配设置对喷头喷出的金属粉末进行熔融。6.一种块材合金制备方法，其特征在于：其至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：向勇，苏阳，王维，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51