【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于增材制造材料加工，具体涉及一种增材制造多孔材料的方法。
技术介绍
1、多孔材料是一种内部相互贯通或封闭的孔洞构成的空间网络结构的材料，相比连续介质材料，它可以在保持比强度近似不变的情况下，获得相对密度更低、比表面积更高、渗透性更高等性能，还能扩展材料应用，例如作为轻质隔热材料等。
2、金属增材制造多孔材料具有低成本、表面粗糙度低等优点。目前增材制造多孔材料的方法有粘结剂喷射、光固化成形等，但是这类方法需要树脂等材料进行辅助成形，并在后续过程将树脂去除才能获得多孔材料，操作复杂的同时容易在多孔材料中引入部分杂质。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种增材制造多孔材料的方法，将能量密度设置为足够高（大于150 j/mm3），且在3d打印时，保证熔池搭接率控制在80%以上，使每个熔池内部元素充分蒸发形成孔隙，从而打印出多孔材料，这种方式可以大大简化制备工艺，无需辅助材料帮助多孔材料成形，同时可以避免杂质的引入，有利于显微组织与材料性能的均匀化。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、本专利技术提供了一种增材制造多孔材料的方法，所述方法包括如下步骤：
4、步骤1：使用三维建模软件设计内部不需抽空的实心多孔零件模型，设置增材制造工艺参数，其中，能量密度需大于150 j/mm3，并对所述零件模型按照设计的层厚进行逐层切片处理；
5、步骤2：在软件中设计需要获得多孔材料形貌所
6、步骤3：筛分出对应层厚的金属粉末，并烘干备用；
7、步骤4：采用增材制造方法利用外部热源将粉末在基板平面上进行3d打印，使熔池搭接率控制在80%以上，从而使每个熔池内部元素充分蒸发形成孔隙，待打印结束后，去除内部残留金属粉末，得到所需多孔材料。
8、作为本专利技术的进一步说明，所述多孔材料包括金属间化合物、钛合金、铝合金中的至少一种。优选地，所述多孔材料包括alsi10mg、ti-6al-4v、ti-48al-2nb-2cr、tc4中的至少一种。
9、作为本专利技术的进一步说明，所述增材制造工艺参数包括扫描速度、功率范围、扫描策略、层厚设置；其中，所述扫描速度为100～7000 mm/s；所述功率范围为50～500w；所述扫描策略可选单向扫描策略、单向旋转交替扫描策略、往返扫描策略、往返旋转交替策略、棋盘（岛状）扫描策略，其中，旋转角度为0~360°；所述层厚为20~70 μm。
10、作为本专利技术的进一步说明，所述多孔材料所用的金属粉末粒径分布符合正态分布，其平均粒径大小应与材料的软件切片层厚的大小相对应，二者应相近或保持一致；优选地，材料层厚为a，其中a大于零，所述金属粉末粒径d50为a，其中a大于零；优选地，所述软件切片层厚在20~70 μm之间，所述金属粉末粒径在15-75 μm之间。
11、作为本专利技术的进一步说明，所述金属粉末经过筛分后得到粒度范围为a~b的粉末，其中a和b均大于零，则层厚c等于（a+b）/2。
12、作为本专利技术的进一步说明，步骤3中，所述烘干过程包括：将原材料金属粉末在烘干箱内抽真空后加热并保温后冷却至室温；其中，所述加热温度t=100~200 ℃，所述保温时间t=4~6 h，所述冷却方式为随炉冷却。
13、作为本专利技术的进一步说明，步骤4中，所述外部热源为激光、等离子、电子束中的至少一种。
14、作为本专利技术的进一步说明，步骤4中，去除内部残留金属粉末方式包括切除、机械捶打、超声振动、打磨、擦除中的至少一种。
15、作为本专利技术的进一步说明，步骤4中，所述3d打印过程所用基板材料与多孔材料为同种材料或成分近似的材料；
16、当所用基板材料与多孔材料不是同种材料时，切除部分包括基板和所得多孔材料连接处材料显微组织与其它区域不同的部分。优选地，待切除部分应高于基板平面约2~5倍层厚高度。
17、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
18、本专利技术在3d打印时，使熔池搭接率控制在80%以上，甚至90%以上，使每个熔池内部元素充分蒸发形成孔隙，从而打印出多孔材料，这种方式可以大大简化制备工艺，无需辅助材料帮助多孔材料成形，同时可以避免杂质的引入，有利于显微组织与材料性能的均匀化。此外，由于多孔材料的孔是元素蒸发导致的，因此孔是球形，且内部是空的，孔隙内不会有残留粉末。
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1.一种增材制造多孔材料的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的增材制造多孔材料的方法，其特征在于，所述多孔材料包括金属间化合物、钛合金、铝合金中的至少一种。
3.如权利要求1所述的增材制造多孔材料的方法，其特征在于，步骤1中，所述增材制造工艺参数包括扫描速度、功率范围、扫描策略、层厚设置；其中，所述扫描速度为100～7000mm/s；所述功率范围为50～500W；所述扫描策略可选单向扫描策略、单向旋转交替扫描策略、往返扫描策略、往返旋转交替策略、棋盘扫描策略，其中，旋转角度为0~360°；所述层厚为20~70 μm。
4.如权利要求1所述的增材制造多孔材料的方法，其特征在于，所述多孔材料所用的金属粉末粒径分布符合正态分布，其平均粒径大小应与材料的软件切片层厚的大小相对应。
5.如权利要求4所述的增材制造多孔材料的方法，其特征在于，所述软件切片层厚在20~70 μm之间，所述金属粉末粒径在15-75 μm之间。
6.如权利要求4所述的增材制造多孔材料的方法，其特征在于，所述金属粉末经过筛分后得到
7.如权利要求1所述的增材制造多孔材料的方法，其特征在于，步骤3中，所述烘干过程包括：将原材料金属粉末在烘干箱内抽真空后加热并保温后冷却至室温；其中，所述加热温度t=100~200 ℃，所述保温时间T=4~6 h，所述冷却方式为随炉冷却。
8.如权利要求1所述的增材制造多孔材料的方法，其特征在于，步骤4中，所述外部热源为激光、等离子、电子束中的至少一种。
9.如权利要求1所述的增材制造多孔材料的方法，其特征在于，步骤4中，去除内部残留金属粉末方式包括切除、机械捶打、超声振动、打磨、擦除中的至少一种。
10.如权利要求1所述的增材制造多孔材料的方法，其特征在于，步骤4中，所述3D打印过程所用基板材料与多孔材料为同种材料或成分近似的材料；
...【技术特征摘要】
1.一种增材制造多孔材料的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的增材制造多孔材料的方法，其特征在于，所述多孔材料包括金属间化合物、钛合金、铝合金中的至少一种。
3.如权利要求1所述的增材制造多孔材料的方法，其特征在于，步骤1中，所述增材制造工艺参数包括扫描速度、功率范围、扫描策略、层厚设置；其中，所述扫描速度为100～7000mm/s；所述功率范围为50～500w；所述扫描策略可选单向扫描策略、单向旋转交替扫描策略、往返扫描策略、往返旋转交替策略、棋盘扫描策略，其中，旋转角度为0~360°；所述层厚为20~70 μm。
4.如权利要求1所述的增材制造多孔材料的方法，其特征在于，所述多孔材料所用的金属粉末粒径分布符合正态分布，其平均粒径大小应与材料的软件切片层厚的大小相对应。
5.如权利要求4所述的增材制造多孔材料的方法，其特征在于，所述软件切片层厚在20~70 μm之间，所述金属粉末粒径在15-...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈彪，万杰，李康安，唐斌，李金山，
申请(专利权)人：重庆三航新材料技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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