基于增材制造技术制备梯度结构金属件的方法技术

本发明专利技术提供一种基于增材制造技术制备梯度结构金属件的方法，包括如下步骤：步骤

【技术实现步骤摘要】
基于增材制造技术制备梯度结构金属件的方法


[0001]本专利技术涉及一种金属增材制造领域，特别是涉及一种基于增材制造技术制备梯度结构金属件的方法
。

技术介绍

[0002]金属增材制造技术
(3D
打印
)
，可以通过使用聚焦的高热能
(
激光
、
电子束或电弧
)
和相应的材料
(
粉末或导线
)
逐层沉积制造复杂的组件
。
梯度材料由细晶和粗晶结构组成，这两部分之间结构单元尺寸呈梯度连续变化，晶界密度在空间上呈梯度变化，因此对应着许多物理化学性能在空间上的梯度变化，有别于不同特征尺寸结构
(
如纳米晶粒
、
亚微米晶粒
、
粗晶粒
)
的简单混合或复合，梯度结构有效避免了结构特征尺寸突变引起的性能突变，可以使具有不同特征尺寸的结构相互协调，使材料的整体性能和使役行为得到优化和提高
。
若金属件的组成材料呈梯度结构，则该金属件将会具有良好的韧性
、
耐磨性
、
耐腐蚀性
、
高疲劳强度等性能
。
[0003]因此，如何使用增材制造技术制备梯度结构的金属件，从而进一步提升金属成形件的机械性能，以更好地满足其工业化的应用值得我们进行研究
。

技术实现思路

[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种基于增材制造技术制备梯度结构金属件的方法，以能制造出具有梯度结构的金属件，并提高金属件的机械性能
。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供一种基于增材制造技术制备梯度结构金属件的方法，包括如下步骤：
[0006]步骤
a、
对待增材制造的金属件进行建模，对建立好的金属件模型进行切片分层处理，并将分层加工信息导入增材制造设备；
[0007]步骤
b、
将增材制造设备的打印参数值设置为第一打印参数值，增材制造设备打印
N1
层，其中
N1
为正整数；
[0008]步骤
c、
将增材制造设备的打印参数值切换为第二打印参数值，增材制造设备再继续打印
N2
层，其中
N2
为正整数；
[0009]步骤
d、
将增材制造设备的打印参数值切换为第三打印参数值，增材制造设备再继续打印
N3
层，其中
N3
为正整数；
[0010]步骤
e、
循环执行步骤
c
至步骤
d
，直至循环次数达到设定要求；
[0011]步骤
f、
重复执行步骤
c
，重复执行步骤
b
，完成打印
。
[0012]进一步地，所述增材制造设备采用激光增材制造设备；所述步骤
b
中，将激光增材制造设备的激光功率值设置为第一激光功率值，再进行打印工作；所述步骤
c
中，将激光增材制造设备的激光功率值切换为第二激光功率值，再继续进行打印工作；所述步骤
d
中，将激光增材制造设备的激光功率值切换为第三激光功率值，再继续进行打印工作
。
[0013]进一步地，所述第一激光功率值大于第三激光功率值，所述第三激光功率值大于第二激光功率值
。
[0014]进一步地，所述增材制造设备采用激光增材制造设备；所述步骤
b
中，将激光增材制造设备的扫描速度值设置为第一扫描速度值，再进行打印工作；所述步骤
c
中，将激光增材制造设备的扫描速度值切换为第二扫描速度值，再继续进行打印工作；所述步骤
d
中将激光增材制造设备的扫描速度值切换为第三扫描速度值，再继续进行打印工作
。
[0015]进一步地，第一扫描速度值＞第三扫描速度值＞第二扫描速度值，或第一扫描速度值＜第三扫描速度值＜第二扫描速度值
。
[0016]进一步地，所述增材制造设备采用电子束增材制造设备；所述步骤
b
中，将电子束增材制造设备的电子束流强度值设置为第一电子束流强度值，再进行打印工作；所述步骤
c
中，将电子束增材制造设备的电子束流强度值切换为第二电子束流强度值，再继续进行打印工作；所述步骤
d
中，将电子束增材制造设备的电子束流强度值切换为第三电子束流强度值，再继续进行打印工作
。
[0017]进一步地，所述第一电子束流强度值大于第三电子束流强度值，所述第三电子束流强度值大于第二电子束流强度值
。
[0018]进一步地，所述步骤
b
至步骤
f
中，以金属粉末为原料进行打印
。
[0019]进一步地，所述步骤
a
中，需对金属粉末进行烘干处理
。
[0020]进一步地，所述金属粉末为钛合金粉末
、
不锈钢粉末
、
铝合金粉末或钛基复合材料粉末
。
[0021]如上所述，本专利技术涉及的基于增材制造技术制备梯度结构金属件的方法，具有以下有益效果：
[0022]本基于增材制造技术制备梯度结构金属件的方法，基于步骤
b
，打印出金属件表层，且为表层保留了一定深度的全等轴晶组织；基于步骤
c
至
e
，实现对金属件中间部分的打印，且基于步骤
e
，实现打印参数周期性交替变化，这样以等轴晶粒为基底再次生长柱状晶粒时，会存在晶粒竞争生长，使得外延生长晶粒形态向粗等轴晶逼近，从而形成梯度组织，进而打印出具有梯度结构的金属件，并提高了金属件的机械性能
。
且此种方式，降低了成本，缩短了制造金属件时间，提高了效率
。
附图说明
[0023]图1为本专利技术实施例二中所打印出金属件的晶粒结构示意图
。
[0024]图2为本专利技术实施例三中所打印出金属件的晶粒结构示意图
。
具体实施方式
[0025]以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效
。
[0026]须知，本说明书附图所绘示的结构
、
比例
、
大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰
、
比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
所能涵盖的范围
内<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于增材制造技术制备梯度结构金属件的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤
a、
对待增材制造的金属件进行建模，对建立好的金属件模型进行切片分层处理，并将分层加工信息导入增材制造设备；步骤
b、
将增材制造设备的打印参数值设置为第一打印参数值，增材制造设备打印
N1
层，其中
N1
为正整数；步骤
c、
将增材制造设备的打印参数值切换为第二打印参数值，增材制造设备再继续打印
N2
层，其中
N2
为正整数；步骤
d、
将增材制造设备的打印参数值切换为第三打印参数值，增材制造设备再继续打印
N3
层，其中
N3
为正整数；步骤
e、
循环执行步骤
c
至步骤
d
，直至循环次数达到设定要求；步骤
f、
重复执行步骤
c
，重复执行步骤
b
，完成打印
。2.
根据权利要求1所述基于增材制造技术制备梯度结构金属件的方法，其特征在于，所述增材制造设备采用激光增材制造设备；所述步骤
b
中，将激光增材制造设备的激光功率值设置为第一激光功率值，再进行打印工作；所述步骤
c
中，将激光增材制造设备的激光功率值切换为第二激光功率值，再继续进行打印工作；所述步骤
d
中，将激光增材制造设备的激光功率值切换为第三激光功率值，再继续进行打印工作
。3.
根据权利要求2所述基于增材制造技术制备梯度结构金属件的方法，其特征在于，所述第一激光功率值大于第三激光功率值，所述第三激光功率值大于第二激光功率值
。4.
根据权利要求1所述基于增材制造技术制备梯度结构金属件的方法，其特征在于，所述增材制造设备采用激光增材制造设备；所述步骤

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建业，毛丽，王毅，
申请(专利权)人：上海汉邦联航激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：