【技术实现步骤摘要】
本申请涉及激光增材制造，尤其是涉及一种基于激光定向能量沉积增材制造的金属单晶制备方法。
技术介绍
1、相比于金属多晶材料，金属单晶材料不存在晶界破坏，高温结构性能稳定，具有突出的高温力学性能、高抗氧化性能等，在航空航天、武器装备、核电装备等领域具有广泛应用。
2、目前金属单晶的制备工艺繁冗且成品率不高，例如提拉法所使用的陶瓷坩埚会产生大量的杂质污染原材料，且目前的制备工艺常常需要严格的温度控制和大型的设备，导致存在生产效率低、耗时长、品质低等问题。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的是提供一种基于激光定向能量沉积增材制造的金属单晶制备方法，旨在解决上述至少一个技术问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提出了一种金属单晶制备方法，包括：设计金属单晶的尺寸及原位选晶的选晶参数，所述原位选晶采用螺旋型沉积轨迹；提供金属基板和金属粉末，所述金属基板和所述金属粉末的成分相同；所述金属粉末通过激光定向能量沉积技术在所述金属基板上依次形成引晶段、选晶段和金属单晶，所述选晶段为螺旋型。
3、在本专利技术的一些实施方式中，所述选晶参数包括所述选晶段螺旋一周所提升的高度h、螺旋直径d和螺旋周数n；所述螺旋周数n大于0。
4、在本专利技术的一些实施方式中，所述螺旋周数n为1～2。
5、在本专利技术的一些实施方式中，所述螺旋一周所提升的高度h与螺旋直径d的比值为m，所述m大于1。
6、在本专利技术的一些实施方式中，所述激光定向能量
7、在本专利技术的一些实施方式中，所述金属粉末为球形粉末；所述球形粉末的粒度范围为53-200μm。
8、在本专利技术的一些实施方式中，所述金属粉末在用于沉积前先进行真空干燥；所述真空干燥的温度为200-300℃，时间为2h。
9、在本专利技术的一些实施方式中，沉积过程使用高纯度惰性气体保证惰性气体环境；惰性气体纯度为99.99％-99.999％，沉积的环境的氧气含量低于200ppm。
10、在本专利技术的一些实施方式中，沉积后等待所述金属单晶冷却至100℃以下取出，放到热处理炉中进行去应力退火处理。
11、在本专利技术的一些实施方式中，所述金属单晶的材料包括但不限于镍基合金、钛合金、钨合金、钼合金、铌合金或者高熵合金。
12、该金属单晶制备方法在增材制造过程中，通过设置沉积方向和旋转角度，使其沿中轴线呈一定角度的螺旋型沉积轨迹，通过改变旋转角度，使得只有一个晶粒能通过选晶段继续生长，从而得到高品质的单晶体。
13、1.本专利技术无需模具，且能直接成型金属单晶；传统的单晶制造工艺需要严格的温度控制和大型的设备，成本较高，且不适合大型单晶结构件的制备，本专利技术通过对沉积路径的调控，即可实现金属单晶的制备。
14、2.本专利技术无需使用金属单晶基板即可实现金属单晶的制备，进一步降低了成本。
15、3.本专利技术可以实现不同尺寸的金属单晶制备，相比于传统单晶制备工艺，可调节度较高。
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1.一种金属单晶制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的金属单晶制备方法，其特征在于，所述选晶参数包括所述选晶段螺旋一周所提升的高度H、螺旋直径D和螺旋周数n；
3.根据权利要求2所述的金属单晶制备方法，其特征在于，所述螺旋周数n为1～2。
4.根据权利要求2所述的金属单晶制备方法，其特征在于，所述螺旋一周所提升的高度H与螺旋直径D的比值为m，所述m大于1。
5.根据权利要求1所述的金属单晶制备方法，其特征在于，所述激光定向能量沉积技术所采用的激光器光斑直径为3-15mm，激光器激光功率为1-12kW，激光器向上提拉速率为10-40mm/min，送粉器送粉速率为300-3000g/h。
6.根据权利要求1所述的金属单晶制备方法，其特征在于，所述金属粉末为球形粉末；
7.根据权利要求6所述的金属单晶制备方法，其特征在于，所述金属粉末在用于沉积前先进行真空干燥；
8.根据权利要求1所述的金属单晶制备方法，其特征在于，沉积过程使用高纯度惰性气体保证惰性气体环境；
9.根据权利要
10.根据权利要求1所述的金属单晶制备方法，其特征在于，所述金属单晶的材料包括但不限于镍基合金、钛合金、钨合金、钼合金、铌合金或者高熵合金。
...【技术特征摘要】
1.一种金属单晶制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的金属单晶制备方法，其特征在于，所述选晶参数包括所述选晶段螺旋一周所提升的高度h、螺旋直径d和螺旋周数n；
3.根据权利要求2所述的金属单晶制备方法，其特征在于，所述螺旋周数n为1～2。
4.根据权利要求2所述的金属单晶制备方法，其特征在于，所述螺旋一周所提升的高度h与螺旋直径d的比值为m，所述m大于1。
5.根据权利要求1所述的金属单晶制备方法，其特征在于，所述激光定向能量沉积技术所采用的激光器光斑直径为3-15mm，激光器激光功率为1-12kw，激光器向上提拉速率为10-40mm/min，送粉器送粉速率为30...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱言言，崔卓丹，霍海鑫，王玉岱，程序，汤海波，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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