一种多孔铝合金的激光增材制造方法技术

本发明专利技术涉及一种多孔铝合金的激光增材制造方法，包括以下步骤：在基板上均匀铺设第一层合金粉末；激光器聚焦第一层合金粉末进行扫描，形成若干第一线形轨迹；若干第一线形轨迹平行间隔设置；在第一层合金粉末上均匀铺设第二层合金粉末；激光器聚焦第二层合金粉末进行扫描，形成若干第二线形轨迹；若干第二线形轨迹平行间隔设置，并与第一线形轨迹相互垂直形成若干孔隙；按照第N+1层合金粉末的第N+1线形轨迹垂直于第N层合金粉末的第N线形轨迹的原理逐层堆积，实现多孔铝合金的激光增材制造。通过精确控制线形轨迹的间隔大小来控制形成孔隙的大小，进而控制铝合金的孔隙率，这样能够得到组织结构致密，硬度大，金属性能高的铝合金。

A laser material making method for porous aluminum alloy

The invention relates to a laser Aluminum Alloy increase manufacturing method of porous material, which comprises the following steps: the first layer of alloy powder are evenly distributed on the substrate; a first layer of alloy powder for laser focusing scanning, forming a plurality of first linear path; a plurality of first line trajectory parallel spaced evenly; the laying of second layer alloy powder in the first layer of alloy powder second layer alloy powder; laser focus scanning, form the number second line track; some second linear parallel track interval, and the first linear trajectory perpendicular to each other to form a number of pores; according to the principle of layer N+1 alloy powder N+1 linear trajectory perpendicular to the N layer of N alloy powder in linear track layer accumulation the realization of laser Aluminum Alloy porous additive manufacturing. The pore size is controlled by controlling the interval size of the linear track, and then the porosity of the aluminum alloy is controlled, so that the aluminum alloy with dense structure, large hardness and high metal property can be obtained.

【技术实现步骤摘要】
一种多孔铝合金的激光增材制造方法
本专利技术涉及激光增材制造
，特别是一种多孔铝合金的激光增材制造方法。
技术介绍
激光增材制造技术是一种典型的快速成形技术，主要利用高能激光束熔化金属粉末，逐层堆积，直接成形高性能复杂金属零部件。多孔金属一般具有质轻、比表面积大、孔隙率较高且可控等特点，多孔金属材料一般具有结构材料和功能材料的优异性能，故其应用范围很广。当前制造多孔材料多采用发泡技术生产制造，如泡沫铝。发泡金属是在熔融金属中加入增粘剂和发泡剂，搅拌后采用渗硫铸造等方法制造泡沫铝。采用发泡方式生产的泡沫金属材料孔隙率高，生产效率高，但产品的孔径分布，孔隙形状无法精确控制，只能总体控制在一个大概率范围，无法精确控制，导致多孔铝合金组织结构不致密、硬度较小、压缩性能不够的现状。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，提供一种多孔铝合金的激光增材制造方法，旨在解决现有的制造方法无法精确控制多孔铝合金的孔隙率，导致制造出的铝合金金属性能不高的问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种多孔铝合金的激光增材制造方法，包括以下步骤：S1：在基板上均匀铺设第一层合金粉末；S2：激光器聚焦第一层合金粉末进行扫描，形成若干第一线形轨迹，在扫描的同时吹气装置向合金粉末熔化处吹保护性气体；其中，若干第一线形轨迹平行间隔设置；S3：完成第一层合金粉末的扫描后，在第一层合金粉末上均匀铺设第二层合金粉末；S4：激光器聚焦第二层合金粉末进行扫描，形成若干第二线形轨迹，在扫描的同时吹气装置向合金粉末熔化处吹保护性气体；其中，若干第二线形轨迹平行间隔设置，并与第一线形轨迹相互垂直形成若干孔隙；S5：按照第N+1层合金粉末的第N+1线形轨迹垂直于第N层合金粉末的第N线形轨迹的原理逐层堆积，实现多孔铝合金的激光增材制造。进一步地，所述第N+1层合金粉末的第N+1线形轨迹与第N-1层合金粉末的第N-1线形轨迹重合。进一步地，每一层合金粉末的厚度为600-800um。进一步地，所述合金粉末采用颗粒直径分布在60-100um的AlSi12合金粉末。进一步地，所述激光器为连续或脉冲激光器。进一步地，所述吹气装置包括气嘴，所述气嘴从侧面对合金粉末熔化处进行吹气，所述气嘴与合金粉末之间的距离为4-6mm，吹出气流速度为7L/min-9L/min。进一步地，所述气嘴吹出的保护性气体为氩气。相对于现有技术，本专利技术提供的一种多孔铝合金的激光增材制造方法，按照第N+1层合金粉末的第N+1线形轨迹垂直于第N层合金粉末的第N线形轨迹的原理逐层堆积，实现多孔铝合金的激光增材制造。通过精确控制线形轨迹的间隔大小来控制形成孔隙的大小，进而控制铝合金的孔隙率，这样能够得到组织结构致密，硬度大，金属性能高的铝合金。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术提供的多孔铝合金的激光增材制造方法的示意图；图2是第一线形轨迹的示意图；图3是第一线形轨迹与第二线形轨迹的示意图；图4是多孔铝合金内部组织结构放大示意图。具体实施方式现结合附图，对本专利技术的较佳实施例作详细说明。如图1所示，本专利技术提供一种多孔铝合金的激光增材制造方法，通过精确控制线形轨迹的间隔大小来控制形成孔隙的大小，进而控制铝合金的孔隙率，这样能够得到组织结构致密，硬度大，金属性能高的铝合金。该方法包括以下步骤：S1：在基板10上均匀铺设第一层合金粉末；S2：激光器20聚焦第一层合金粉末进行扫描，形成若干第一线形轨迹1，在扫描的同时吹气装置30向合金粉末熔化处吹保护性气体；其中，若干第一线形轨迹1平行间隔设置(如图2所示)。第一线形轨迹1的间隔距离可根据实际需要来设定，具体通过对激光器20的参数进行设置。S3：完成第一层合金粉末的扫描后，在第一层合金粉末上均匀铺设第二层合金粉末；S4：激光器20聚焦第二层合金粉末进行扫描，形成若干第二线形轨迹2，在扫描的同时吹气装置30向合金粉末熔化处吹保护性气体；其中，若干第二线形轨迹2平行间隔设置，并与第一线形轨迹1相互垂直形成若干孔隙3(如图3和4所示)；S5：按照第N+1层合金粉末的第N+1线形轨迹垂直于第N层合金粉末的第N线形轨迹的原理逐层堆积，实现多孔铝合金的激光增材制造。通过精确控制线形轨迹的间距大小来控制形成孔隙的大小，进而控制铝合金的孔隙率，这样能够得到组织结构致密，硬度大，金属性能高的铝合金。在本实施例中，第N+1层合金粉末的第N+1线形轨迹与第N-1层合金粉末的第N-1线形轨迹重合。这样整个铝合金的孔隙分布整齐，结构规律，有利于提高铝合金的金属性能。上述每一层合金粉末的厚度为600um-800um，如果合金粉末厚度太小，则增材效率低；如果合金粉末厚度太大，则激光熔化不完全，影响力学性能。具体地，合金粉末采用颗粒直径分布在60-100um的AlSi12合金粉末，该AlSi12合金粉末由质量份数比为88:12的铝元素和硅元素组成，AlSi俗称铝硅明，力学性能好。进一步地，所述激光器20为连续或脉冲激光器，其中，脉冲激光器价格便宜，加工效率慢；连续激光器价格贵，加工效率高，可根据实际需要选择。进一步地，吹气装置30包括气嘴31，气嘴31从侧面对合金粉末熔化处进行吹气，气嘴31与合金粉末之间的距离为4mm-6mm，吹出气流速度为7L/min-9L/min，气流速度和角度要严格控制，否则会将合金粉末吹走，影响加工效果。其中，气嘴31吹出的保护性气体为氩气，氩气为惰性气体，能够防止合金粉末熔化时被氧化。在实际制造过程中，激光器20选择连续激光器，合金粉末采用颗粒直径分布在80um的AlSi12合金粉末，每层合金粉末的厚度为700um，气嘴31与合金粉末之间的距离为5mm，从侧面吹出气流速度为8L/min的氩气，采用上述参数增材制造出的铝合金，内部致密、无气孔、无氧化金属性能高。其抗压强度约为150Mpa，弹性模量约为3.2Gpa，相比铸造法制备的多孔铝合金的抗压强度和弹性模量分别提升了约800％和190％。综上所述，本专利技术提供的一种多孔铝合金的激光增材制造方法，通过精确控制第一线形轨迹1的间距和控制第二线形轨迹2的间距，实现孔隙3大小的控制，进而控制整个铝合金的孔隙率，控制铝合金的孔隙率就能控制铝合金内部的组织结构密度，最终提高铝合金的金属性能。应当理解的是，以上实施例仅用以说明本专利技术的技术方案，而非对其限制，对本领域技术人员来说，可以对上述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而所有这些修改和替换，都应属于本专利技术所附权利要求的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多孔铝合金的激光增材制造方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：在基板上均匀铺设第一层合金粉末；S2：激光器聚焦第一层合金粉末进行扫描，形成若干第一线形轨迹，在扫描的同时吹气装置向合金粉末熔化处吹保护性气体；其中，若干第一线形轨迹平行间隔设置；S3：完成第一层合金粉末的扫描后，在第一层合金粉末上均匀铺设第二层合金粉末；S4：激光器聚焦第二层合金粉末进行扫描，形成若干第二线形轨迹，在扫描的同时吹气装置向合金粉末熔化处吹保护性气体；其中，若干第二线形轨迹平行间隔设置，并与第一线形轨迹相互垂直形成若干孔隙；S5：按照第N+1层合金粉末的第N+1线形轨迹垂直于第N层合金粉末的第N线形轨迹的原理逐层堆积，实现多孔铝合金的激光增材制造。

【技术特征摘要】
1.一种多孔铝合金的激光增材制造方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：在基板上均匀铺设第一层合金粉末；S2：激光器聚焦第一层合金粉末进行扫描，形成若干第一线形轨迹，在扫描的同时吹气装置向合金粉末熔化处吹保护性气体；其中，若干第一线形轨迹平行间隔设置；S3：完成第一层合金粉末的扫描后，在第一层合金粉末上均匀铺设第二层合金粉末；S4：激光器聚焦第二层合金粉末进行扫描，形成若干第二线形轨迹，在扫描的同时吹气装置向合金粉末熔化处吹保护性气体；其中，若干第二线形轨迹平行间隔设置，并与第一线形轨迹相互垂直形成若干孔隙；S5：按照第N+1层合金粉末的第N+1线形轨迹垂直于第N层合金粉末的第N线形轨迹的原理逐层堆积，实现多孔铝合金的激光增材制造。2.根据权利要求1所述的多孔铝合金的激光增材制造方法，其特征在于，所述第N+1层合金粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱德宇，刘昊，徐作斌，高云峰，
申请(专利权)人：大族激光科技产业集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44