一种基于激光束整形的高成形性铝合金材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于激光束整形的高成形性铝合金材料及其制备方法，对激光粉末床熔融成形设备进行改造，使得其发出的激光高斯光束整形成非高斯光束；使用计算机辅助设计软件建立目标零件的三维实体几何模型，利用软件对该模型进行分层切片并规划激光扫描路径，将三维实体离散成一系列二维数据；将所得数据导入激光粉末床熔融成形设备中，将铝合金粉末逐层熔化凝固，成形为均匀致密的三维实体零件。本发明专利技术在激光增材制造过程中采用整形光束，整形后的贝塞尔光束、环形光束等具有新的空间能量分布，可满足特定材料或应用要求。整形光束可稳定激光熔池湍流并通过减少热梯度和增加熔池凝固时间抑制激光成形中热裂纹的萌生，最终获得高成形质量构件。获得高成形质量构件。获得高成形质量构件。

【技术实现步骤摘要】
一种基于激光束整形的高成形性铝合金材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于激光增材制造工艺创新领域，涉及一种基于激光束整形的高成形性铝合金材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]激光增材制造通过高能激光熔化金属粉末，使金属粉末快速熔化并凝固堆积，以层层叠加的方式实现三维零件快速成形。激光增材制造凭借其成形速度快、成形精度高、制造周期短、结构高度可设计、材料利用率高等优势，广泛应用于航空、航天、国防及医疗卫生等领域。
[0003]随着航空航天工业的快速发展，对轻量化高性能金属材料的需求也日益迫切。铝合金因为具有高比强度、高比模量、抗疲劳及耐腐蚀等优异的性能，已成为实现航空航天领域结构轻量化的关键材料。为了满足航空航天严苛的使用条件，应用比较多的为2000系和7000系铝合金。2000系铝合金的主体成分主要是铝(Al)、铜(Cu)、镁(Mg)3种元素，7000系的铝合金主要成分是铝(Al)、锌(Zn)元素。铝锌合金、铝镁合金、铝锂合金等铝合金具有较宽的凝固温度区间，高斯光束过度聚集的激光能量会导致高凝固速率和大熔池温度梯度，而熔池内较本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于激光束整形的高成形性铝合金材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)对激光粉末床熔融成形设备进行改造，使得其发出的激光高斯光束整形成非高斯光束；(2)使用计算机辅助设计软件建立目标零件的三维实体几何模型，后利用Materialise Magics软件对该模型进行分层切片并规划激光扫描路径，将三维实体离散成一系列二维数据；(3)将步骤(2)所得数据导入激光粉末床熔融成形设备中，将铝合金粉末逐层熔化凝固，成形为均匀致密的三维实体零件。2.根据权利要求1所述的基于激光束整形的高成形性铝合金材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，将激光高斯光束整形成非高斯光束的方法为：将激光器输出的高斯光束通过一对轴线距离为3～8cm、楔角为0.05～0.15rad的锥镜，入射光束发生折射，平面波与锥形元件表面波矢量产生干扰，从而形成非高斯光束。3.根据权利要求2所述的基于激光束整形的高成形性铝合金材料的制备方法，其特征在于，所述的非高斯光束为贝塞尔光束或环形光束。4.根据权利要求1所述的基于激光束整形的高成形性铝合金材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述的铝合金粉末为铝锂合金；其中，铜含量为4.0～5.2wt.％，锂含量为0.90～1.50wt.％，镁含量为0.25～0.80wt.％，锆含量为0.08～0.16wt.％，余量为铝；铝锂合金粉末粒径为25
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55μm。5.根据权利要求1所述的基于激光束整形的高成形性铝合金材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述的铝合金粉末为铝镁合金；其中，镁含量为4.25～5.30wt.％，锰含量为0.25～0.65wt.％，铁含量为...

【专利技术属性】
技术研发人员：席丽霞，顾冬冬，耿晓锋，徐俊灿，陆秋阳，石珂羽，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：