【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及增材制造，具体涉及一种基于金属颗粒调控材料性能的增材制作工艺。
技术介绍
1、激光粉末床熔融(laser powder bed fusion l-pbf)技术，也称为选择性激光融化，是一种基于粉末床利用激光逐层熔融金属粉末的方式“自下而上”的3d打印金属零件的制造方法。l-pbf制造金属零件具有个性化设计、成型快速、制造周期短的优点，非常适合于小批量、个性化、具有复杂表面形状及内部结构金属零件的制造。该技术已被广泛应用到航空航天、医疗器械、汽车制造等行业。然而，在逐层加工的过程中，由于激光工艺，材料性能等因素的影响，目前面临成形过程中易氧化、内部缺陷多、屈服强度低易开裂、成形表面质量和成形精度差等问题，严重制约了增材制造的发展与应用。可见，如何通过调控增材制造工艺参数以及材料性能改善产品质量已经成为一个非常值得探究的技术问题。
2、基于上述问题，行业中提出了相关的解决方案。以增材制造钛合金为例，中国专利cn201811415571.6提出一种添加b4c纳米颗粒原位自生改善增材制造钛合金显微组织的方法。结合纳米对金属粉体的表面修复作用以及原位自生钛基复合材料的角度，以纳米添加的形式将b4c纳米颗粒与金属粉体进行混合，并打印，一方面产生纳米对粉体表面的修饰作用，另一方面在熔化沉积过程通过b4c与钛元素的反应形成原位tic、tib相，均匀分布的tic、tib增强颗粒的存在进一步产生更多的形核质点，起到强化晶界，细化晶粒的作用。
3、以增材制造高熵合金为例，中国专利cn202210713202.5给
4、以上专利技术，通过掺混不同纳米颗粒并联合增材制造激光工艺，有效的调控了不同材料的性能及成形质量，但是以上专利技术只能调控打印零件的整体性能，而不能调控零件不同部位的性能。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种基于金属颗粒调控材料性能的增材制作工艺，该基于金属颗粒调控材料性能的增材制作工艺能够通过调整金属颗粒的加入量调整零件不部同部位的性能。
2、为实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、提供一种基于金属颗粒调控材料性能的增材制作工艺，包括以下步骤，
4、s1..根据设计零件特性，通过第一性原理以及相界面计算增材制造粉末和金属颗粒的用量之比，其中，金属颗粒的添加量为0.01wt％～30wt％，将所述增材制造粉末与所述金属颗粒混粉，得到混合粉末，其中，所述金属颗粒位纳米级或微米级；
5、s2.调整打印工艺参数，其中，根据混合粉末中的金属颗粒性能设置熔池温度，熔池温度逐渐升温以使得金属颗粒依次生成未熔纯金属、金属间化合物、固溶态或氧化物；同时通过打印工艺参数，使得混合粉末打印成零件。
6、在一些实施方式中，所述混粉方式包括球磨法、静电自主装法或液相分散法。
7、在一些实施方式中，所述增材制造粉末为微米级纯金属、合金粉末或非晶合金；所述金属颗粒为纳米锆粉。
8、在一些实施方式中，所述打印工艺参数包括激光功率、扫描速度、扫描间距和扫描策略。
9、在一些实施方式中，所述增材制造粉末为镍钛合金粉末，所述金属颗粒为氢化锆粉末，包括以下步骤，
10、在氩气保护中，将镍钛合金粉末与氢化锆粉末按99:1混合，得到混合粉末；
11、将混合粉末装入选取选区激光熔化设备的成形腔体中，成形腔体中通入氩气作为保护气；
12、建立打印模型，将模型导入切片软件进行数模处理，并将处理后的数模导入到选区激光熔化设备中；
13、设定加工过程中的工艺参数，确定扫描策略，开启激光器，按照切片的路径选择设定的粉末区域进行激光熔化，得到纳米氢化锆改性镍钛形状记忆合金的零件；
14、其中，调整激光器激光能量，使得氢化锆粉末依次经历以下加热阶段：0～800℃、800℃～1200℃、1200℃～1310℃、1310℃～2100℃和2100℃以上；
15、其中，在0～800℃时，所述为氢化锆粉末纯金属锆，在800℃～1200℃时，纯金属锆为(tizr)2ni3；在1200℃～1310℃时，(tizr)2ni3生成(tizr)2ni；在1310℃～2100℃时，(tizr)2ni生成镍钛锆三元合金固溶体；在2100℃以上时，镍钛锆三元合金固溶体为熔融纯金属锆，冷却后得到ni5zr；
16、其中，所述镍钛合金粉末中，镍的含量为54.8％、钛的含量为45.12％,余量为少量的碳、硫、氮、氧元素，镍钛合金粉末平均粒径为50～60μm；
17、所述氢化锆粉末中，锆的含量为95.6％，氢元素含量为2.1％，铪元素含量为1.8％，10微米数量级。
18、在一些实施方式中，所述镍钛合金粉末与所述氢化锆粉的混合方式是：将镍钛合金粉末和氢化锆粉末放入通氩气保护的球磨罐中，并密封好，放上球磨机进行球磨处理。
19、本专利技术一种基于金属颗粒调控材料性能的增材制作工艺的有益效果：
20、本专利技术的基于金属颗粒调控材料性能的增材制作工艺，其通过附加的金属颗粒调整零件的性能，其原理是：在激光粉末床增材制造中，激光能量的输入功率和扫描速度等参数对熔池的尺寸、温度、内部材料流动起到决定性作用，激光能量还对金属颗粒在材料中的不同形态起到调控作用，而金属颗粒不仅能够起到强化的效果，还可以作为形核剂改善材料流动性并细化晶粒，金属颗粒在基体中可以形成氧/氮/碳化物、固溶相、析出相、未熔纯金属、晶态/非晶态的状态，通过第一性原理以及相界面计算方法改变加入金属颗粒的数量和分布调整增材制造材料的性能。
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1.一种基于金属颗粒调控材料性能的增材制作工艺，其特征在于，包括以下步骤，
2.根据权利要求1所述的基于金属颗粒调控材料性能的增材制作工艺，其特征在于，所述混粉方式包括球磨法、静电自主装法或液相分散法。
3.根据权利要求1所述的基于金属颗粒调控材料性能的增材制作工艺，其特征在于，所述增材制造粉末为微米级纯金属、合金粉末或非晶合金；所述金属颗粒为纳米锆粉。
4.根据权利要求1所述的基于金属颗粒调控材料性能的增材制作工艺，其特征在于，所述打印工艺参数包括激光功率、扫描速度、扫描间距和扫描策略。
5.根据权利要求1所述的基于金属颗粒调控材料性能的增材制作工艺，其特征在于，所述增材制造粉末为镍钛合金粉末，所述金属颗粒为氢化锆粉末，包括以下步骤，
6.根据权利要求5所述的基于金属颗粒调控材料性能的增材制作工艺，其特征在于，所述镍钛合金粉末与所述氢化锆粉的混合方式是：将镍钛合金粉末和氢化锆粉末放入通氩气保护的球磨罐中，并密封好，放上球磨机进行球磨处理。
【技术特征摘要】
1.一种基于金属颗粒调控材料性能的增材制作工艺，其特征在于，包括以下步骤，
2.根据权利要求1所述的基于金属颗粒调控材料性能的增材制作工艺，其特征在于，所述混粉方式包括球磨法、静电自主装法或液相分散法。
3.根据权利要求1所述的基于金属颗粒调控材料性能的增材制作工艺，其特征在于，所述增材制造粉末为微米级纯金属、合金粉末或非晶合金；所述金属颗粒为纳米锆粉。
4.根据权利要求1所述的基于金属颗粒调控材料性能的增材制作工艺...
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