[发明专利]微区半固态增材制造方法

权利要求书

1.微区半固态增材制造方法，其特征在于：以棒、条状材料作为增材制造的消耗材料，以下简称耗材，工作时卡爪带动耗材以200rpm～10000rpm的速度旋转并给耗材施加10N～2000N的轴向推力，在耗材上附加上下振动增强锻造效果，振动频率为1Hz～1kHz，振幅为0.1mm～1mm，热源辐照耗材前端面使其局部加热至液态，在紧跟的冷却凝固过程中，这些耗材端部的热态金属在轴向推力、旋转扭力以及基材或堆积层反作用力的作用下经历了搅拌、挤压作用形成无模半固态流变加工组织；耗材以0.1mm/min～2m/min的消耗速度向前均匀推送以及耗材按离散切片生成的运动路径以0.1mm/min～4m/min的速度移动形成连续堆积层，重复该堆积过程形成成形体；热源包括激光束、电子束、等离子束，电弧、电阻热、感应加热或火焰；在凝固过程中对处于固液两相共存的半固态金属进行强烈机械力作用使其由传统的枝晶生长模式转变为等轴晶细晶生长模式。

2.根据权利要求1所述的半固态增材制造方法，其特征在于：电弧为TIG、MIG或CMT。

3.根据权利要求1所述的半固态增材制造方法，其特征在于：耗材形式是棒、条状材料，截面形状是实心圆、空心圆、矩形、多边形；耗材为一根或多根并排排列；耗材单根长度5cm～600cm,一根用完续接另一根；激光光斑形状是圆光斑、椭圆光斑、矩形光斑或多光斑。

4.根据权利要求1所述的半固态增材制造方法，其特征在于：耗材倾角即耗材中心线与堆积层的夹角为45°～90°，倾斜方向与耗材移动方向相反；耗材的自运动方式是旋转或平面往复运动；激光作用在耗材移动方向前侧，与耗材相对，倾角为5°～60°。

5.根据权利要求1所述的半固态增材制造方法，其特征在于：激光、电子束高能束热源采用扫描加热方式，扫描频率为1Hz～5kHz。

6.根据权利要求1所述的半固态增材制造方法，其特征在于：在耗材上同时施加电流、磁场、超声一种或几种组合外场增强调控组织和性能。

7.根据权利要求1所述的半固态增材制造方法，其特征在于：在增材制造过程中同时向耗材与堆积层之间的V口中喷入大小为20nm～500μm的合金粉末、增强颗粒、晶须或短纤维制备增强复合材料或功能梯度材料。