[发明专利]使用二极管激光器光纤阵列在激光粉末床熔合加性制造中的凝固控制

权利要求书

1.一种形成或修复具有柱状的且树状的微观结构的超级合金物品的方法，所述方法包括：

将对应于所述超级合金物品的层的图案的来自二极管激光器光纤阵列的所选光纤的多个激光束发射到所述超级合金的粉末床上以形成熔池；以及

控制所述熔池的温度梯度和凝固速度以形成柱状的且树状的微观结构，其中，控制所述温度梯度和凝固速度包括控制所述多个激光束的每一个的激光能量的衰减速度，以控制所述熔池的冷却周期。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述激光能量以10W/s的速度减小，以提供1s的冷却周期。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述激光能量以1W/s的速度减小，以提供10s的冷却周期。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述激光能量以0.1W/s的速度减小，以提供100s的冷却周期。

5.根据权利要求1所述的方法，其中控制所述温度梯度和凝固速度包括加热支承所述粉末床的衬底和/或加热由先前的熔池的凝固形成的所述超级合金物品的先前的层。

6.根据权利要求5所述的方法，其中加热所述衬底包括把所述衬底加热到所述衬底的熔融温度之下的温度。

7.根据权利要求1所述的方法，其中每个二极管激光器的平均输出功率高达5W-10W。

8.根据权利要求1所述的方法，其中每个激光束的直径为0.01mm。

9.根据权利要求1所述的方法，其中每个激光束被发射5-50 ms。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述二极管激光器光纤阵列的效率是0.5。

11.根据权利要求1所述的方法，其中每个激光束的能量分布为顶帽。

12.根据权利要求1所述的方法，其中所述熔池具有20 μm-150 μm的深度。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述熔池具有所述熔池的深度3-100000倍的宽度。

14.根据权利要求1所述的方法，其中超级合金的粉末的粒子尺寸是10μm-150μm。

15.根据权利要求14所述的方法，其中超级合金的粒子尺寸是40μm。

16.根据权利要求1所述的方法，其中超级合金是Ni基的超级合金。

17.根据权利要求1所述的方法，其中控制所述熔池的所述温度梯度和所述凝固速度包括控制每个激光束的持续时间、每个二极管激光器的脉冲能量、每个二极管激光器的脉冲宽度、每个二极管激光器的平均输出功率、每个激光束的能量分布、每个激光束的功率密度、每个激光束的功率的减小速度，和/或所述光纤的端部离所述粉末床的距离中的至少一个。

18.根据权利要求1所述的方法，其中控制所述熔池的所述温度梯度和凝固速度包括从至少邻近所述层的所述图案的光纤发射激光束，并加热与构建的所述层的粉末邻近的粉末以控制被熔融的粉末的冷却速度。

19.根据权利要求18所述的方法，其中加热与所述层的所述粉末邻近的粉末包括在对所述层的所述图案的所述粉末同时熔融之前和/或期间和/或之后的至少一个对所述粉末进行加热。