一种航空增材构件激光冲击强化全等轴化方法技术

本发明专利技术属于金属增材制造领域，涉及一种航空增材构件激光冲击强化全等轴化方法。其特征在于，在激光沉积制造金属航空构件的过程中，根据三维模型的切片数据送粉沉积完一层之后，对沉积层界面进行激光冲击强化处理，然后再沉积下一层，重复这个过程，依据预设的层数沉积完成后即获得全等轴晶金属构件。通过实验验证了激光沉积制造与激光冲击强化的工艺匹配规则，成功阻断了柱状晶沿增材方向继续生长并实现了全深度方向上的等轴晶微观结构制备。此外，层间激光冲击强化工艺的引入还可以消除热累积带来的有害残余应力、界面结合缺陷、冶金缺陷等负面效应，通过沉积固化后的即时强化方法获得力学性能优异的全等轴晶金属构件。法获得力学性能优异的全等轴晶金属构件。法获得力学性能优异的全等轴晶金属构件。

【技术实现步骤摘要】
一种航空增材构件激光冲击强化全等轴化方法


[0001]本专利技术属于金属增材制造领域，涉及一种航空增材构件激光冲击强化全等轴化方法，特别是涉及一种基于在激光沉积制造的层间过程引入激光冲击强化处理获得全深度方向等轴晶的激光增材制造航空关键金属构件的方法。

技术介绍

[0002]激光沉积制造技术是增材制造技术的一种，以合金粉末为原料，以粉末同步送进为特征，通过激光熔化/快速凝固逐层沉积制造，由零件CAD模型一步完成全致密、高性能金属结构件的“近净成形制造”。因其独特技术优势，被誉为是一种“变革性”“控形/控性”一体化制造技术，在航空、航天等重大装备制造中具有广阔发展前景。该技术材料利用率高，可实现力学性能与锻件相当的复杂高性能构件制造，且其同步材料送进特征，还可实现梯度结构制造，可用于损伤构件的高性能修复。
[0003]然而，金属材料在增材制造过程中受到基体强约束的微熔池快速凝固，导致较高的温度梯度，又因为合金材料的凝固温度区间小，熔池凝固前无法为熔融的金属结晶形核提供足够的成分过冷度，导致液相金属以极少的晶粒为核心沿增材方向外延生长为粗大本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航空增材构件激光冲击强化全等轴化方法，其特征在于，在激光沉积制造金属航空构件的过程中，根据三维模型的切片数据送粉沉积完一层之后，对沉积层界面进行激光冲击强化处理，然后再沉积下一层，重复这个过程，依据预设的层数沉积完成后即获得全等轴晶金属构件；基于激光沉积制造逐层堆积的特性，在其层间引入激光冲击强化处理技术，并通过调整两者的工艺参数，控制激光冲击强化的影响层深度大于单层沉积层厚度，实现阻断沿增材方向生长的粗大柱状晶，并实现全深度方向晶粒结构的等轴化，消除整体成形件的局部冶金缺陷和力学性能的各向异性，具体步骤如下：(1)建立目标航空金属构件的三维模型并将其以STL格式导入到分层切片软件之中，按照3D模型的高度方向进行分层切片处理，根据激光沉积制造的工艺参数以及材料选择确定单层沉积层的厚度，沉积的层数由模型总高度和单层厚度共同决定；(2)将分层切片信息及其自动路径规划结果导入激光沉积设备的机器人控制系统，用无水乙醇清洗金属基板并安装到加工位置，以激光为热源按预设参数进行第一层的打印，单沉积层厚度记为H1；(3)根据材料种类和单层沉积层厚度H1调整脉冲激光器的工艺参数，工艺参数主要包括输入的功率密度和脉冲能量，对沉积层界面进行激光冲击强化处理；强化层厚度记为H2，其中H2>H1；(4)根据已确定的工艺参数，重复步骤(2)和(3)直至零件成形完成，获得全深度方向为等轴晶的航空金属增材构件。2.如权利要求1所述的一种航空增材构件激光冲击强化全等轴化方法，其特征在于，当金属构件为Ti6Al4V钛合金时，单层沉积层厚度为300
‑
700μm，激光冲击强化的功率密度范围为15
‑
35GW/cm2，在该功率密度范围下激光冲击强化Ti6Al4V钛合金的影响层深度能够达到800
‑
900μm，大于单层Ti6Al4V沉积层厚度；当金属构件为Al707...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁金忠，吕继铭，卢海飞，罗开玉，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：