【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于空间微波载荷部件制造，具体涉及一种基于激光粉末床熔融的非晶合金微波天线及其制造方法和应用。
技术介绍
1、空间微波载荷逐渐向着集成化、一体化、高可靠的方向发展，在面向空间极端温度环境下，还需要航天器微波载荷具有高结构强度，以满足空间恶劣条件的挑战。除此之外，微波载荷的集成化和高性能化还会带来部件的复杂化，这也将进一步给微波部件的设计和实现带来可靠性问题。
2、非晶合金(又称金属玻璃)是上世纪中叶发展起来的一种新型金属材料，兼具金属和玻璃双重性质，被认为是孕育着继钢铁、塑料之后的第三次材料工业革命的新型结构材料。与传统金属材料周期性长程有序的原子结构不同的是，非晶合金的原子结构呈短程有序长程无序的状态，因此拥有一系列明显优于传统晶态合金的力学、物理和化学性能，如高强度(>1500mpa)、高弹性(弹性极限>2％)、高韧性(kq>100mpa·m1/2)、优异的耐蚀性能(在cl-1环境中的腐蚀性能是不锈钢的100倍以上)和软磁性能(铁损仅为硅钢的1/4)，因而在机械、能源、化工和军事等领域呈现广阔的应用前景。非晶合金是一种亚稳态的材料，从熔体凝固过程中需要足够高的冷却速度以避免晶体相的产生。目前，非晶合金的制备方法有气体雾化法、熔体急冷法以及金属模铸造法等，但这些方法难以实现大尺寸和三维复杂零件的成形制造。此外，非晶合金具有高强度、高硬度，在室温下成形加工性能差，难以通过常规手段进行机械加工的特点，非晶合金作为结构材料的应用正遭遇成形制造瓶颈。因此，发展适合于三维非晶零件的成形制造新技术已
3、近年来发展起来的激光粉末床熔融(lpbf)激光3d打印技术是一种基于材料逐层堆积原理的新型制造技术，能够将复杂的三维加工转变为简单的二维加工，大大降低了复杂构件的制造难度，该技术成形精度高、冷却速度快，特别适合用于非晶合金的成形制造，从而有望解决传统加工技术无法完成的复杂构件的制造难题，为非晶合金在工程上的应用寻找到一条新的途径。
4、随着空间微波载荷向集成化、轻量化和高可靠方向发展，大尺寸、大体积、大质量的构件会极大增加系统的运载成本，同时复杂结构还会进一步恶化在轨服役的可靠性。因此，采用比强度高、强韧性好、耐腐蚀、耐空间高低温的材料，实现微波载荷部件的集成化、一体化制造的需求非常迫切。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种基于激光粉末床熔融的非晶合金微波天线及其制造方法和应用，解决复杂结构微波载荷部件难以实现集成化和一体化制造的问题。
2、为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
3、本专利技术的第一个方面，公开了一种基于激光粉末床熔融的非晶合金微波天线制造方法，将非晶合金粉末置于导入待制造微波天线数据的激光粉末床熔融成形设备中进行加工，再进行镀层处理，得到非晶合金微波天线。
4、优选地，所述非晶合金粉末为粒径为5～20μm的锆基非晶合金或铁基非晶合金粉末。
5、优选地，激光粉末床熔融成形设备中导入的数据为：对待制造微波天线的三维模型进行切片分层后，得到的各个截面的轮廓数据。
6、进一步优选地，构建三维模型用到的软件为ug、solidworks或catia。
7、优选地，切片用到的软件为autodesk netfabb ultimate或magics。
8、优选地，加工步骤为：采用惰性气体直流离子气流分散法对非晶合金粉末进行预处理后，采用激光粉末床熔融工艺制备非晶合金微波天线。
9、进一步优选地，惰性气体直流离子气流分散法中，惰性气体为氩气。
10、优选地，激光粉末床熔融工艺中，激光器的光斑直径为20～30μm，功率为80～100w，扫描速率1000～1400mm/s，层厚为10～20μm，扫描间距为20～30μm，搭接率为30％～40％，打印环境含氧浓度低于500ppm。
11、优选地，进行镀层处理之前，对加工得到的产品表面进行去除支撑、表面打磨和清洁处理。
12、优选地，所述的镀层处理为化学镀，采用的镀层为铜、银和金中的任意一种。
13、本专利技术的第二个方面，公开了上述方法制得的非晶合金微波天线。
14、本专利技术的第三个方面，公开了上述方法制得的非晶合金微波天线在制备极端以及强辐照太空环境下的航天器微波载荷产品中的应用。
15、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
16、本专利技术提供的一种基于激光粉末床熔融的非晶合金微波天线的制造方法，
17、1.以适用于激光粉末床熔融工艺的非晶合金粉末作为制备原料，非晶合金的热膨胀系数较同种元素的晶态合金的热膨胀系数低，在高低温条件下热膨胀变化差异小，能够保证所成形的非晶合金微波天线具有比强度高、强韧性好、耐腐蚀、耐空间高低温的优良性能，可满足复杂构件一体化、轻量化加工的同时体提供高强度结构，极大增强器件在空间极端温度环境的可靠性。
18、2.利用激光粉末床熔融技术将非晶合金粉末直接加工成形为微波天线，可以直接成形几乎任意形状、具有完全冶金结合的功能零件，同时加工的零部件致密度高，且具有较高的成形精度和表面质量。
19、3.利用化学镀工艺对得到的非晶合金微波天线进一步处理，可以提高微波天线的表面质量，进而实现微波天线良好的电学性能和微波特性。
20、综上所述，该方法利用lpbf技术不受成形件复杂程度和高熔点金属材料的难加工特点的限制，通过配备适合lpbf技术的粒径更小的非晶合金粉末，实现对非晶合金微波天线的直接加工成形，在极大提高天线成形的效率和非晶率(达到90％以上)的基础上，能解决微波载荷部件无法实现集成化和一体化制造的问题。该方法制得的非晶合金微波天线更为致密，成形质量更好，表面质量更好，具备晶率高、电学性能好、比强度高、耐空间高低温、强韧性好且耐腐蚀的优势，可以作为极端太空环境下的天线部件。
21、进一步地，采用惰性气体直流离子气流分散法制备非晶合金粉末，在充满惰性气体的腔体内，利用循环的直流离子气流和搅拌轴对粉末进行反复均匀化分散，能够有效中和粉末表面静电，降低粉末间的粘附性，把团聚粉末分散开来，有效提高粉末流动性，实现粉体的最佳展示状态，粉末能够维持较长时间的分散性和高流动性，可以更好地避免打印过程中因为粉末粒径过小而发生严重团聚的问题，实现粉末铺平。
22、进一步地，采用的粉末粒径为5～20μm，层厚为10～20μm，相比于传统的激光粉末床熔融加工出的样件更为致密，成形质量更好，表面更光滑。
23、进一步地，采用化学镀的优势在于：①化学镀不受物体形状的限制，可以对微波天线进行更全面的镀层；②化学镀的镀层强度较高，表面质量好，光洁度高，进而保证微波天线在太空的极端环境下具备寿命长，稳定性好的性能。
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1.一种基于激光粉末床熔融的非晶合金微波天线制造方法，其特征在于，将非晶合金粉末置于导入待制造微波天线数据的激光粉末床熔融成形设备中进行加工，再进行镀层处理，得到非晶合金微波天线。
2.根据权利要求1所述的一种基于激光粉末床熔融的非晶合金微波天线制造方法，其特征在于，所述非晶合金粉末为粒径为5～20μm的锆基非晶合金或铁基非晶合金粉末。
3.根据权利要求1所述的一种基于激光粉末床熔融的非晶合金微波天线制造方法，其特征在于，激光粉末床熔融成形设备中导入的数据为：对待制造微波天线的三维模型进行切片分层后，得到的各个截面的轮廓数据。
4.根据权利要求3所述的一种基于激光粉末床熔融的非晶合金微波天线制造方法，其特征在于，构建三维模型用到的软件为UG、SolidWorks或Catia，切片用到的软件为Autodesk Netfabb Ultimate或Magics。
5.根据权利要求1所述的一种基于激光粉末床熔融的非晶合金微波天线制造方法，其特征在于，加工步骤为：采用惰性气体直流离子气流分散法对非晶合金粉末进行预处理后，采用激光粉末床熔融工艺
6.根据权利要求5所述的一种基于激光粉末床熔融的非晶合金微波天线制造方法，其特征在于，激光粉末床熔融工艺中，激光器的光斑直径为20～30μm，功率为80～100W，扫描速率1000～1400mm/s，层厚为10～20μm，扫描间距为20～30μm，搭接率为30％～40％，打印环境含氧浓度低于500ppm。
7.根据权利要求1所述的一种基于激光粉末床熔融的非晶合金微波天线制造方法，其特征在于，进行镀层处理之前，对加工得到的产品表面进行去除支撑、表面打磨和清洁处理。
8.根据权利要求1所述的一种基于激光粉末床熔融的非晶合金微波天线制造方法，其特征在于，所述的镀层处理为化学镀，采用的镀层为铜、银和金中的任意一种。
9.权利要求1～8任意一项所述方法制得的非晶合金微波天线。
10.权利要求1～8任意一项所述方法制得的非晶合金微波天线在制备极端以及强辐照太空环境下的航天器微波载荷产品中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种基于激光粉末床熔融的非晶合金微波天线制造方法，其特征在于，将非晶合金粉末置于导入待制造微波天线数据的激光粉末床熔融成形设备中进行加工，再进行镀层处理，得到非晶合金微波天线。
2.根据权利要求1所述的一种基于激光粉末床熔融的非晶合金微波天线制造方法，其特征在于，所述非晶合金粉末为粒径为5～20μm的锆基非晶合金或铁基非晶合金粉末。
3.根据权利要求1所述的一种基于激光粉末床熔融的非晶合金微波天线制造方法，其特征在于，激光粉末床熔融成形设备中导入的数据为：对待制造微波天线的三维模型进行切片分层后，得到的各个截面的轮廓数据。
4.根据权利要求3所述的一种基于激光粉末床熔融的非晶合金微波天线制造方法，其特征在于，构建三维模型用到的软件为ug、solidworks或catia，切片用到的软件为autodesk netfabb ultimate或magics。
5.根据权利要求1所述的一种基于激光粉末床熔融的非晶合金微波天线制造方法，其特征在于，加工步骤为：采用惰性气体直流离子气...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨强，何秀麟，辛志博，张益伟，王富，李涤尘，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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