增材制造用孔隙对比试块及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种增材制造用孔隙对比试块的制造方法，包括：提供粉末状的增材制造使用的基体金属材料；提供颗粒状的内置缺陷材料，所述内置缺陷材料的密度与所述基体金属材料的密度不同，并且所述内置缺陷材料的粒径通过模拟孔隙的大小来确定；在容器内铺贴所述基体金属材料，并且根据模拟孔隙的百分比含量，在预定层数铺设所述内置缺陷材料，形成粉末坯料；对所述粉末坯料进行压制成型，得到所述对比试块。本发明专利技术还提供一种增材制造用孔隙对比试块。上述增材制造用孔隙对比试块可以用于增材制造零件CT检测过程中孔隙缺陷的检测精度的校准。的校准。的校准。

【技术实现步骤摘要】
增材制造用孔隙对比试块及其制造方法


[0001]本专利技术涉及一种增材制造用孔隙对比试块，还涉及该增材制造用孔隙对比试块的制造方法。

技术介绍

[0002]增材制造是以金属粉末、颗粒或金属丝材为原料，通过CAD模型预分层处理，采用高功率激光束熔化堆积生长，直接从CAD模型一步完成高性能构件的“近终成形”的制造方法。
[0003]由于原料和成型工艺的影响，增材制造零件中不可避免的存在着各种缺陷，内部冶金缺陷将显著影响材料的性能。孔隙缺陷是金属3d打印零件中经常出现的一种微观缺陷，通常呈弥散性分布，孔隙尺寸从几个微米到上百微米不等。孔隙率是指单位体积内孔隙缺陷的体积百分比，是用来衡量孔隙缺陷严重程度的一个重要指标。孔隙在零件使用过程中容易造成应力集中，成为裂纹源，降低材料的使用寿命，对零件的质量和性能有着致命的影响，因此如何对这些微观缺陷进行检测，尤其是定量检测，是3d无损检测
的一大难点。
[0004]金属3d打印零件的孔隙缺陷的无损检测目前大多采用CT检测技术完成，CT技术也即计算层析成像技术，该技术可以获得试样的断层扫描信息，通过图像重建，对试样进行断面分析、内部结构分析、尺寸测量、无损检测等分析研究。
[0005]然而，检测的方法与检测设备是否可靠，能否检查发现出设计规定大小的缺陷，必须事先制作出超声检测对比试块，并在每次检测前用该试块对超声检测的方法与检测设备进行性能验证。无损检测对比试块制作中对缺陷的人工模拟是一项关键技术，而对孔隙缺陷的真实模拟则是试块制作的难点所在。目前极少有关于制造对比试块用以检测增材制造构件中空隙缺陷大小、分布均匀性和空隙含量的研究。
[0006]本专利技术想要针对增材制造零件CT检测过程中孔隙缺陷的检测精度的校准问题，提供一种增材制造用孔隙对比试块及制造方法。

技术实现思路

[0007]本专利技术的一个目的是提供一种增材制造用孔隙对比试块，该对比试块可以用于增材制造零件CT检测过程中孔隙缺陷的检测精度的校准。
[0008]本专利技术的另一目的是提供一种增材制造用孔隙对比试块的制造方法，经过该制造方法制造出来的对比试块可以模拟增材制造不同大小的孔隙缺陷，进而可以用于增材制造零件CT检测过程中孔隙缺陷的检测精度的校准。
[0009]本专利技术提供一种增材制造用孔隙对比试块的制造方法，包括：提供粉末状的增材制造使用的基体金属材料；提供颗粒状的内置缺陷材料，所述内置缺陷材料的密度与所述基体金属材料的密度不同，并且所述内置缺陷材料的粒径通过模拟孔隙的大小来确定；在容器内铺贴所述基体金属材料，并且根据模拟孔隙的百分比含量，在预定层数铺设所述内
置缺陷材料，形成粉末坯料；对所述粉末坯料进行压制成型，得到所述对比试块。
[0010]在一个实施方式中，所述压制成型包括冷等静压成型和在所述冷等静压成型之后进行的热等静压成型。
[0011]在一个实施方式中，对于所述冷等静压成型，成型温度为10℃-35℃，成型压力为100-180MPa，保压时间为30-45分钟。
[0012]在一个实施方式中，所述内置缺陷材料的熔点比所述基体金属材料的熔点更高，所述热等静压成型的成型温度介于所述内置缺陷材料的熔点和所述基体金属材料的熔点之间。
[0013]在一个实施方式中，对于所述热等静压成型，成型温度为650-1000℃，成型压力为80-150Mpa，保压时间为3-4小时。
[0014]在一个实施方式中，经过所述压制成型，得到试块坯锭；所述制造方法还包括，将所述试块坯锭加工至预定构型和预定体积大小，得到所述对比试块。
[0015]在一个实施方式中，所述制造方法还包括：对所述对比试块进行无损检测，若没有自然缺陷、所有预埋人工缺陷均可检测并且缺陷显示尺寸与实际尺寸差异在
±
25％范围内，则试块合格有效，否则，重新制作。
[0016]在一个实施方式中，所述基体金属材料采用TC4、GH 4169、GH3536或铝基复合材料粉末；所述内置缺陷材料采用钨、碳化硅、碳化硼或碳化钨颗粒。
[0017]本专利技术还提供一种增材制造用孔隙对比试块，通过上述的制造方法制造而成。
[0018]本专利技术又提供一种增材制造用孔隙对比试块，包含增材制造使用的基体金属材料以及颗粒状的内置缺陷材料，所述内置缺陷材料的密度与所述基体金属材料的密度不同，所述内置缺陷材料的粒径通过模拟孔隙的大小来确定，所述内置缺陷材料的含量根据模拟孔隙的百分比含量来确定，并且，所述内置缺陷材料内置于所述基体金属材料。
[0019]本专利技术提供了具有不同大小的孔隙缺陷的增材制造用孔隙对比试块及制造方法，采用与本体或基体金属材料具有密度差异的缺陷材料例如金属颗粒混合在增材制造使用的基体金属材料里，通过层层铺贴加压制成型的方法获得对比试块，简单便捷，能够模拟不同形状和尺寸的缺陷。
[0020]采用本专利技术制备出的对比试块对增材制造零件进行CT检测，能高效准确的检测出增材制造零件内部孔隙缺陷以及缺陷的大小和缺陷含量，避免出现缺陷的误判和漏判。
附图说明
[0021]本专利技术的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施方式的描述而变得更加明显，其中：
[0022]图1是增材制造用孔隙对比试块的制造方法的示例流程图。
[0023]图2是制造方法的原材料铺贴的示意图。
具体实施方式
[0024]下面结合具体实施方式和附图对本专利技术作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、
演绎，因此不应以此具体实施方式的内容限制本专利技术的保护范围。
[0025]一般说来，术语“包括”和“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者物件也可以包含其他的步骤或元素。而且，除非文中明确描述一个步骤在另一步骤“之前”或“之后”，否则所述一个步骤和所述另一步骤的描述顺序并不限定实际的执行顺序，两者顺序也是可以互换的。而且，一个步骤在另一步骤“之前”或“之后”也可以包括在所述一个步骤和所述另一步骤之间还可以加入又一个或又一些步骤的实施方式，从而所述一个步骤并不是直接紧接在所述另一步骤之前或之后。
[0026]图1示意性地示出了增材制造用孔隙对比试块的制造方法的一个示例流程图。图2图示性地示出了根据图1的制造方法制造增材制造用孔隙对比试块的一个中间过程的示意图。
[0027]本专利技术提供了一种增材制造用孔隙对比试块，可简称为对比试块，对比试块包含基体金属材料10和内置缺陷材料20，如图2中所示。其中，内置缺陷材料20内置于基体金属材料10。
[0028]基体金属材料为增材制造专用的。例如，基体金属材料可以是TC4、GH4169、GH3536或者铝基复合材料等等。
[0029]内置缺陷材料为颗粒状的，并且内置缺本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种增材制造用孔隙对比试块的制造方法，其特征在于，包括：提供粉末状的增材制造使用的基体金属材料；提供颗粒状的内置缺陷材料，所述内置缺陷材料的密度与所述基体金属材料的密度不同，并且所述内置缺陷材料的粒径通过模拟孔隙的大小来确定；在容器内铺贴所述基体金属材料，并且根据模拟孔隙的百分比含量，在预定层数铺设所述内置缺陷材料，形成粉末坯料；对所述粉末坯料进行压制成型，得到所述对比试块。2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述压制成型包括冷等静压成型和在所述冷等静压成型之后进行的热等静压成型。3.如权利要求2所述的制造方法，其特征在于，对于所述冷等静压成型，成型温度为10℃-35℃，成型压力为100-180MPa，保压时间为30-45分钟。4.如权利要求2或3所述的制造方法，其特征在于，所述内置缺陷材料的熔点比所述基体金属材料的熔点更高，所述热等静压成型的成型温度介于所述内置缺陷材料的熔点和所述基体金属材料的熔点之间。5.如权利要求4所述的制造方法，其特征在于，对于所述热等静压成型，成型温度为650-1000℃，成型压力为80-150Mpa，保压时间为3-4小时。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：张婷，李向前，陈杰，李颖，
申请(专利权)人：中国航发商用航空发动机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：