一种用于增材制造高性能金属制件的方法技术

本发明专利技术公开了一种用于增材制造高性能金属制件的方法，具体按照以下步骤实施：步骤1，原料制备，先将金属粉体材料在100～130℃下真空保温2～3小时烘干处理，然后对金属粉体进行筛取；步骤2，零件成形，将上述细小均匀的粉末装入SLM设备中，根据零件的三维模型，将模型按一定的厚度切片分层，用激光通过阵镜控制来熔化金属粉末，根据零件三维模型逐层打印，制成金属零件；步骤3，后处理，将步骤2打印出的金属零件首先采用冷等静压技术，再进行热等静压处理，获得均匀致密的金属零件。本发明专利技术的一种用于增材制造高性能金属制件的方法，解决了现有技术中存在的增材制造金属制件内部存在裂纹的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于增材制造高性能金属制件的方法
本专利技术属于增材制造方法
，涉及一种用于增材制造高性能金属制件的方法。
技术介绍
铸、锻、焊结合机械加工的方法一直是传统金属制品主要的加工制造方式，能够解决大部分常用、易加工材料制件高精度制造问题。但是一些具有特殊性能或特殊用途的金属材料，如：镍合金、钛合金、铝合金、高温合金、记忆合金等，由于材料的特殊性能，导致传统加工制造方法无法或难以解决制造/加工问题。随着工业化的不断改进，増材制造技术在各领域均得到了广泛的应用。目前可直接成形金属零件的快速成形方法主要有三种：选择性激光烧结(SLS)，激光熔覆(LC)，选区激光熔化(SLM)。选区激光熔化是基于离散-堆积理念的增量制造技术，与传统的铸、锻、焊结合机械加工的方法相比，利用高能束激光逐层选择性地熔化金属粉末堆积成形金属零件，具有生产周期短、零件几何形状复杂和材料加工种类繁多等明显优势。而目前用于选区激光熔化(SLM)成形的镍合金、钛合金、铝合金、高温合金、铜合金、记忆合金中，因为材料强度高，塑性差，或存在低熔点共晶相等原因，在成形过程中极易出现裂纹，且多为沿晶断裂，其内部裂纹数量多，尺寸大，一般尺寸范围为3～15μm，不能满足应用要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于增材制造高性能金属制件的方法，解决了现有技术中存在的增材制造金属制件内部存在裂纹的问题。本专利技术所采用的技术方案是，一种用于增材制造高性能金属制件的方法，具体按照以下步骤实施：步骤1，原料制备在进行成形前，先将金属粉体材料在100～130℃下真空保温2～3小时烘干处理，然后对金属粉体进行筛取，去除较大颗粒粉末与杂质，得到细小均匀的金属粉体；步骤2，零件成形将上述细小均匀的粉末装入SLM设备中，根据零件的三维模型，将模型按一定的厚度切片分层，即将零件的三维形状信息转换成一系列二维轮廓信息，随后在数控系统的控制下，用激光通过阵镜控制来熔化金属粉末，直接成形具有特定几何形状的零件，成形过程中金属粉末完全熔化，产生冶金结合，根据零件三维模型逐层打印，制成金属零件；步骤3，后处理将步骤2打印出的金属零件首先采用冷等静压技术，进行裂纹的初步压合，将大尺寸裂纹压缩，再进行热等静压处理，获得均匀致密的金属零件。本专利技术的特征还在于，金属粉体材料包括镍合金粉末、钛合金粉末、铝合金粉末铜合金粉末、记忆合金粉末以及高温合金粉末。步骤1中细小均匀的金属粉体的粒径为10-60μm。步骤2中逐层打印的层厚控制在20～80μm。步骤3中冷等静压压力为150～650MPa，时间为10～60min。步骤3中热等静压处理温度为450～1400℃，压强为100MPa～200MPa，时间为2-5h。本专利技术的有益效果是：本专利技术利用选区激光熔化(SLM)成形金属零件，零件的材料及形状不受约束，通过合理的参数以及后处理工序的设计，避免现有增材制造技术中内部存在裂纹的缺陷，简化了工序，缩短了制造周期，得到的产品致密度高，提高了金属零件制造效率。具体实施方式本专利技术一种用于增材制造高性能金属制件的方法，具体按照以下步骤实施：步骤1，原料制备在进行成形前，先将金属粉体材料在100～130℃下真空保温2～3小时烘干处理，然后对金属粉体进行筛取，去除较大颗粒粉末与杂质，得到细小均匀的金属粉体，粒径为10-60μm；金属粉体材料包括镍合金粉末、钛合金粉末、铝合金粉末、铜合金粉末、记忆合金粉末以及高温合金粉末；步骤2，零件成形将上述细小均匀的粉末装入SLM设备中，根据零件的三维模型，将模型按一定的厚度切片分层，即将零件的三维形状信息转换成一系列二维轮廓信息，随后在数控系统的控制下，用激光通过阵镜控制来熔化金属粉末，直接成形具有特定几何形状的零件，成形过程中金属粉末完全熔化，产生冶金结合，根据零件三维模型逐层打印，层厚控制在20～80μm，制成金属零件；步骤3，后处理将步骤2打印出的金属零件首先采用冷等静压技术，压力为150～650MPa，时间为10～60min，进行裂纹的初步压合，将大尺寸裂纹压缩，再进行热等静压处理，温度为450～1400℃，压强为100MPa～200MPa，时间为2-5h，获得均匀致密的金属零件。实施例1一种用于增材制造铝合金制件的方法，具体包括以下步骤：(1)原料制备在进行成形前，先将金属粉体材料在100～130℃下真空保温2～3小时，做烘干处理。然后对粉末进行筛取，去除较大颗粒粉末与杂质，得到细小均匀的粉末，其粒度为10～60μm。(2)零件成形将上述细小均匀的粉末装入3D打印成型设备中，利用阵镜控制激光光束来熔化铝合金金属粉末，成形过程中金属粉末完全熔化，根据零件三维模型逐层打印，层厚为20-80μm，直接成形为具有特定几何形状的零件。(3)后处理将所制成的铝合金零件首先置入冷等静压设备中，采用液体压力介质，在170～180Mpa压力下，保压15min，缓慢泄压，清洗零件。再将清洗后的铝合金零件置入热等静压炉内，在450℃、140MPa压力下，进行热等静压处理3h，获得均匀致密的铝合金零件。实施例2一种用于增材制造铝合金制件的方法，具体包括以下步骤：(1)原料制备在进行成形前，先将金属粉体材料在100～130℃下真空保温2小时，做烘干处理。然后对粉末进行筛取，去除较大颗粒粉末与杂质，得到细小均匀的粉末，其粒度为10～60μm。(2)零件成形将上述细小均匀的粉末装入3D打印成型设备中，利用阵镜控制激光光束来熔化铝合金金属粉末，成形过程中金属粉末完全熔化，根据零件三维模型逐层打印，层厚为20-80μm，直接成形为具有特定几何形状的零件。(3)后处理将所制成的铝合金零件首先置入冷等静压设备中，采用液体压力介质，在190Mpa压力下，保压10min，缓慢泄压，清洗零件，再将清洗后的铝合金零件置入热等静压炉内，在550℃、140MPa压力下，进行热等静压处理2h，获得均匀致密的铝合金零件。实施例3一种用于增材制造纯铜制件的方法，具体包括以下步骤：(1)原料制备在进行成形前，先将金属粉体材料在100～130℃下真空保温2小时，做烘干处理。然后对粉末进行筛取，去除较大颗粒粉末与杂质，得到细小均匀的粉末，其粒度为10～60μm。(2)零件成形将上述细小均匀的粉末装入3D打印成型设备中，利用阵镜控制激光光束来熔化纯铜金属粉末，成形过程中金属粉末完全熔化，根据零件三维模型逐层打印，层厚为20-80μm，直接成形为具有特定几何形状的零件。(3)后处理将所制成的纯铜零件首先置入冷等静压设备中，采用液体压力介质，在160～230Mpa压力下，保压40min，缓慢泄压，清洗零件。再将清洗后的纯铜零件置入热等静压炉内，在700-900℃、70-90MPa压力下，进行热等静压处理3h，获得均匀致密的纯铜零件。实施例4一种用于增材制造铜合金制件的方法，具体包括以下步骤：(1)原料制备在进行成形前，先将金属粉体材料在100～130℃下真空保温2小时，做烘干处理。然后对粉末进行筛取，去除较大颗粒粉末与杂质，得到细小均匀的粉末，其粒度为10～60μm。(2)零件成形将上述细小均匀的粉末装入3D打印成型设备中，利用阵镜控制激光光束来熔化铜合金金属粉末，成形过程中金属粉末完全熔化，根据零件三维模型逐层打印，层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于增材制造高性能金属制件的方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1，原料制备在进行成形前，先将金属粉体材料在100～130℃下真空保温2～3小时烘干处理，然后对金属粉体进行筛取，去除较大颗粒粉末与杂质，得到细小均匀的金属粉体；步骤2，零件成形将上述细小均匀的粉末装入SLM设备中，根据零件的三维模型，将模型按一定的厚度切片分层，即将零件的三维形状信息转换成一系列二维轮廓信息，随后在数控系统的控制下，用激光通过阵镜控制来熔化金属粉末，直接成形具有特定几何形状的零件，成形过程中金属粉末完全熔化，产生冶金结合，根据零件三维模型逐层打印，制成金属零件；步骤3，后处理将步骤2打印出的金属零件首先采用冷等静压技术，进行裂纹的初步压合，将大尺寸裂纹压缩，再进行热等静压处理，获得均匀致密的金属零件。

【技术特征摘要】
1.一种用于增材制造高性能金属制件的方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1，原料制备在进行成形前，先将金属粉体材料在100～130℃下真空保温2～3小时烘干处理，然后对金属粉体进行筛取，去除较大颗粒粉末与杂质，得到细小均匀的金属粉体；步骤2，零件成形将上述细小均匀的粉末装入SLM设备中，根据零件的三维模型，将模型按一定的厚度切片分层，即将零件的三维形状信息转换成一系列二维轮廓信息，随后在数控系统的控制下，用激光通过阵镜控制来熔化金属粉末，直接成形具有特定几何形状的零件，成形过程中金属粉末完全熔化，产生冶金结合，根据零件三维模型逐层打印，制成金属零件；步骤3，后处理将步骤2打印出的金属零件首先采用冷等静压技术，进行裂纹的初步压合，将大尺寸裂纹压缩，再进行热等静压处理，获得均匀致密的金属零件。2.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵伟，赵晓明，张宝宁，王雷，
申请(专利权)人：西安铂力特增材技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61