[发明专利]一种铜药型罩及其制备方法

权利要求书

1.一种铜药型罩，其特征在于，包括支撑柱体(1)、罩顶(2)、内壁面(3)和外壁面(4)，所述支撑柱体(1)与罩顶(2)相接；该铜药型罩采用激光熔覆快速成形的方法，利用激光束产生的熔池中温度梯度，同时利用水冷系统控制热流扩散方向，使熔覆层内的细小柱状枝晶沿药型罩轴线方向定向生长，从而制备出各个部分均具有定向凝固组织特征的药型罩。

2.一种铜药型罩的制备方法，其特征在于，步骤如下：

步骤1，建立药型罩的实体模型，然后对实体模型进行处理，获取各个截面的几何信息，并将各个截面的几何信息转化成数控工作台运动轨迹的信息；

步骤2，将基板固定在五轴联动的数控工作台上，采用同步送粉法，将铜粉通过送粉器和同轴喷嘴送入激光束的照射范围内进行熔化，此时数控工作台根据步骤1所得运动轨迹信息运动，熔化的铜经过冷却凝固后在基板形成第一层熔覆层，通过基板下方的水冷系统使熔覆层迅速冷却以增加温度梯度同时又使热流保持沿垂直于基板方向扩散，熔覆层内部柱状枝晶受热流影响沿<100>方向择优生长；

步骤3，同轴喷嘴抬升至与第一层熔覆层相同高度，激光束对第一层熔覆层内存在的转向枝晶区进行重熔，同时对铜粉熔化并快速冷却凝固，从而形成新的熔覆层；在凝固过程中热量通过水冷系统传递，同时显微组织内的枝晶受垂直于基板方向的热流影响继续沿<100>方向连续生长，之后逐层堆积，直至初始药型罩的制作完成；

步骤4，将初始药型罩放入电阻炉中进行再结晶退火处理，然后炉冷，最后对药型罩的内外壁表面进行铣削加工得铜药型罩。

3.根据权利要求2所述的铜药型罩的制备方法，其特征在于，步骤2采用氩气全程作为保护气氛，其中激光束的参数为：单束激光功率为0.5～3kW，聚焦光斑直径为2～6mm；数控工作台的运动速度为10～300mm/s。

4.根据权利要求2所述的铜药型罩的制备方法，其特征在于，步骤2所述激光束的产生设备为CO₂激光器、Nd:YAG激光器、光纤激光器或半导体激光器。

5.根据权利要求2所述的铜药型罩的制备方法，其特征在于，步骤4所述再结晶退火处理的退火温度为200～300℃，时间为0.5～3小时。