[发明专利]用于单晶超合金和金属的直写的装置和方法

权利要求书

1.一种用于单晶合金的直写的方法，所述方法包括：

使用热源将衬底加热到低于其熔点的预定温度；

使用与所述热源分离的激光在所述衬底的表面上形成熔融池，其中，所述衬底设置在基板上，以及其中，所述激光和所述基板能够相对彼此移动，所述激光用于直接金属沉积；

将超合金粉末引入到所述熔融池；以及

使用所述热源和所述激光控制所述衬底和所述熔融池的温度以在所述熔融池的固体与液体界面处保持预定的热梯度，以便于在所述衬底上形成单晶沉积。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述激光具有可变功率源并且所述热源具有可变功率源，以及其中，使用所述热源和所述激光控制所述熔融池的温度包括调整所述激光的所述可变功率源和所述热源的所述可变功率源。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述激光具有能够由激光功率控制器控制的可变功率输出并且所述热源具有由热源控制器控制的可变功率输出，以及其中，控制所述熔融池的温度包括：

测量所述熔融池的温度；

接收在控制器处测量的温度；

将测量温度与参考温度相比较；以及

调整所述激光的所述可变功率输出和所述热源的所述可变功率输出。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述测量温度低于所述参考温度，以及其中，调整所述激光的所述可变功率输出和所述热源的所述可变功率输出包括增加所述激光的所述可变功率输出和增加所述热源的所述可变功率输出。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，增加所述激光的所述可变功率输出包括增加由所述激光功率控制器提供的电压，并且其中，增加所述热源的所述可变功率输出包括增加由所述热源控制器提供的电压。

6.根据权利要求3所述的方法，其中，所述测量温度高于所述参考温度，以及其中，调整所述激光的所述可变功率输出和所述热源的所述可变功率输出包括降低所述激光的所述可变功率输出和降低所述热源的所述可变功率输出。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，降低所述激光的所述可变功率输出包括降低由所述激光功率控制器提供的电压，并且其中，降低所述热源的所述可变功率输出包括降低由所述热源控制器提供的电压。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述激光以及所述基板能够相对彼此在三个方向上移动。

9.根据权利要求1所述的方法，还包括：

相对于所述衬底，在水平面上移动所述激光。

10.根据权利要求1所述的方法，还包括：

相对于所述激光，在垂直方向上移动所述基板。

11.一种用于单晶合金的直写的装置，包括：

激光，具有功率输出；

基板，被配置为将衬底保持在其上；

直接金属沉积头，被配置为将超合金粉末流提供到所述衬底上；

感应热源，被设置为将所述基板上的所述衬底加热到预定温度；以及

控制器，被配置为控制所述感应热源和所述激光的所述功率输出以保持所述预定温度，其中，所述控制器被配置为响应于以下中的至少一个的测量温度：所述衬底上的熔融池，以及所述超合金粉末。

12.根据权利要求11所述的装置，还包括：

高温计，被配置为测量以下中的至少一个的温度：所述衬底上的熔融池，以及所述超合金粉末。

13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述高温计与所述控制器通信。

14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述激光和所述感应热源具有由所述控制器控制的可变功率输出。