[发明专利]金属基多层/梯度复合板材的直接成形制造方法及其工艺装置

权利要求书

1.一种金属基多层/梯度复合板材的直接成形制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

a.基体板材表面清理：采用基体板材，首先通过化学清洗方法对基体板材表面进行处理，去除基体板材表面的氧化皮和锈蚀物；

b.基体板材预处理：对经所述步骤a清洁后的基体板材表面进行梯度功率电磁感应加热和激光轰击表面处理，使基体板材的表面浅层材料的各种相充分溶解，经过处理后的基体板材表面作为待制备的多层/梯度复合材料层的结合面备用；

c.多层/梯度复合层原料的添注：通过铺粉铺设方法，按照设定的多层/梯度复合材料层厚度对复合层原料进行添注，使复合层原料粉末均匀铺设在经所述步骤b处理过的基体板材表面上，形成松装粉末层；

d.复合层原料粉末的熔化烧结：使在所述步骤c中铺设于基体板材表面上的松装粉末层经高能热源照射熔化处理和电磁感应加热处理，使松装粉末层熔融后形成的复合材料层与基体板材形成冶金结合，制成金属基多层/梯度复合板材坯料；

e.热/冷轧制成形：根据使用要求，将在所述步骤d中制备的金属基多层/梯度复合板材坯料进行冷/热轧加工，通过对冷/热轧终点板厚的控制，最终制成一体的金属基多层/梯度复合板材。

2.根据权利要求1所述金属基多层/梯度复合板材的直接成形制造方法，其特征在于：在所述步骤a中，化学清洗方法采用高速高压喷淋方式，喷淋的清洗介质流量为0-5L/min，喷淋出口压强为0-5MPa。

3.根据权利要求1所述金属基多层/梯度复合板材的直接成形制造方法，其特征在于：在所述步骤a中，经矫直的基体板材的化学清洗宽度范围为0～1000mm，根据加工对象的性质选择化学清洗介质，所采用的相应化学清洗介质为配制的酸溶液或碱溶液。

4.根据权利要求1所述金属基多层/梯度复合板材的直接成形制造方法，其特征在于：在所述步骤b中，对基体板材进行电磁感应加热表面预处理时，采用三相电压为380V，并控制电磁感应加热功率为0～150kW，根据预处理要求，根据电磁感应加热频率与肌肤效应的关系，控制电磁感应加热频率为0～40000Hz，电磁感应加热为在基体板材上下两侧同时进行加热方式或单侧加热方式。

5.根据权利要求1所述金属基多层/梯度复合板材的直接成形制造方法，其特征在于：在所述步骤b中，对基体板材进行激光轰击表面处理时，控制激光能量为0～5kW，使激光频率为0～10⁹Hz，并控制激光光斑直径为0.001～5mm。

6.根据权利要求1所述金属基多层/梯度复合板材的直接成形制造方法，其特征在于：在所述步骤c中，在铺设复合层原料粉末时，采用粒度为0.01～0.2mm的复合层原料粉末，控制铺设的送粉量为0～3000g，粉末铺设方式采用平面式铺设或条带间隔式铺设，控制粉末铺设形成的松装粉末层的厚度为0.01～5mm。

7.根据权利要求1所述金属基多层/梯度复合板材的直接成形制造方法，其特征在于：在所述步骤d中，对在所述步骤c中铺设于基体板材表面上的松装粉末层进行高能热源照射熔化处理时，采用激光熔融加热方式、电子束熔融加热方式或电弧熔融加热方式，当采用激光熔融加热方式时，控制激光能量为0～5kW，激光频率为0～10⁹Hz，激光光斑直径为0.001～5mm，当采用电子束熔融加热方式时，控制电子束能量为0～10kW，使用连续电子束对松装粉末层进行加热，并控制电子束光斑大小为1～10mm，当采用电弧熔融加热方式时，控制电弧能量为0～50kW。

8.根据权利要求1所述金属基多层/梯度复合板材的直接成形制造方法，其特征在于：在所述步骤d中，对在所述步骤c中铺设于基体板材表面上的松装粉末层进行电磁感应加热处理时，采用三相电压为380V，并控制电磁感应加热功率为0～200kW，根据松装粉末层的厚度，根据电磁感应加热频率与熔化厚度关系，控制电磁感应加热频率为0～40000Hz，电磁感应加热为在基体板材上下两侧同时进行加热方式或单侧加热方式。