金属-陶瓷多维度功能梯度结构件的激光近净成形方法技术

技术编号:8742045 阅读:200 留言:0更新日期:2013-05-29 19:30
本发明专利技术公布了金属-陶瓷多维度功能梯度结构件的激光近净成形方法,利用激光快速成形系统以组分配比变化的金属、陶瓷粉末为原料直接成形多维度功能梯度结构件,具体步骤是:将两种或两种以上的金属粉末与陶瓷粉末烘干后分别放入送粉器不同的粉筒中,以惰性气体作为送粉和保护气体,通过数控程序控制激光加工头的移动轨迹、移动速度以及送粉器各粉筒的实时送粉量,可以在基板水平面内及垂直面内实现梯度变化,从而在整个空间内达到复杂多维的梯度变化。本发明专利技术一方面提供了一种金属-陶瓷多维度功能梯度结构件的直接成形方法,另一方面该方法适用于各种高熔点材料的熔化凝固成形,扩大了功能梯度材料设计的选择范围。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。
技术介绍
随着空间科技及能源技术的快速发展,某些特殊的极端工况条件要求结构件不同的工作部位具备不同的性能,如航天飞机发动机燃烧室器壁,一侧接触数千度高温气体,要求材料具备优良的耐热性能,而另一侧承受低温液氢冷却,则要求材料具备良好的导热性和机械性能。传统的耐热金属、陶瓷或金属陶瓷等均质材料都难以承受此种极端工况,若采用涂层技术,由于基体与涂层的热膨胀系数及弹性模量的失配,很容易产生热应力导致涂层开裂或脱落。金属-陶瓷功能梯度材料采用先进的材料复合技术,通过控制金属与陶瓷材料的相对组成和组织结构,使其无界面地连续过渡,从而使整个材料具有耐热性好且机械强度高的综合性能。自20世纪80年代后期日本学者首先提出功能梯度材料的概念以来,金属-陶瓷功能梯度材料已在航空航天、能源工程、生物医学、核工程等诸多领域得到了实际应用。目前,金属-陶瓷功能梯度结构件的制备方法主要有粉末冶金法、等离子喷涂法、自蔓延燃烧高温合成法、气相沉积法、电沉积法、激光熔覆法和离心铸造法等。其中激光熔覆法由于具有梯度控制精确简单、适应材料广、加工柔性大且效率高等一系列优点,而成为材料制备、成形的重要本文档来自技高网...

【技术保护点】
金属?陶瓷多维度功能梯度结构件的激光近净成形方法,其特征在于该方法包括以下步骤:A、将直径为20~90μm的近球形金属及陶瓷粉末干燥处理后分别放入送粉器不同的粉筒中;B、调整激光加工头使粉末流焦点位于成形基板表面,并使粉末流焦点与激光光束焦点重合;C、设置成形参数:激光功率密度调整范围为104?~106?W/cm2,扫描速度调整范围为200~800mm/min,送粉量调整范围为1.0~3.5g/min,保证金属粉末及陶瓷粉末均能处于熔化状态;D、打开惰性气体,先后启动送粉器和激光器对金属?陶瓷复合粉末进行成形加工,通过实时控制不同粉筒的送粉量,实现空间多维度功能梯度的变化;E、成形过程中保持各...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:吴东江牛方勇马广义郭东明
申请(专利权)人:大连理工大学
类型:发明
国别省市:

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