[发明专利]一种层间激光改性的激光选区熔化成型梯度材料的方法

说明书

本发明公开了一种层间激光改性的激光选区熔化成型梯度材料的方法；将激光表面改性工艺与激光选区熔化工艺进行整合，通过每激光选区熔化成型一定层数后激光束重新扫描已成型零件进行激光改性的方式，来改变零件不同区域的微观组织和性能，从而获得具有不同性能梯度的高性能零件。同时经过激光束的重新扫描，可以消除层内的空洞、微裂纹、表面凸起等缺陷，提高成型件的致密度和表面质量。零件组织和性能的变化可以通过调整设定的层数、激光重扫描功率、激光束扫描速度和激光束扫描间距的方式实现。因此，本发明在提高成型零件致密度的同时，实现了多性能梯度材料的激光选区熔化技术直接成型，对推动工业技术的发展起到重大作用。

技术领域

本发明涉及激光选区熔化成型领域，尤其涉及一种层间激光改性的激光选区熔化成型梯度材料的方法。

背景技术

传统的激光改性技术主要针对零件的表面进行性质的改变，从而获得满足一定要求的零部件，虽然能够满足部分工业需求，但是由于其仅仅改变了零件表面很薄的一层材料性质而无法改变零件内部材料性质，所以应用范围受到严重限制。

激光选区熔化(SLM)成形技术是一种增材制造技术，是快速成型技术的最新发展技术。该技术基于离散材料逐层堆积成型原理，依据三维设计软件设计的数字化零件的三维数据，采用高能激光束对原材料粉末逐点、逐线、逐层熔化直接制造出功能零件。目前SLM技术多用于成型整体性能相同的零件，没有能够直接成型出具有性能梯度性质的零件，而且存在少量的空洞、微裂纹以及表面凸起等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种层间激光改性的激光选区熔化成型梯度材料的方法。解决激光选区熔化过程中存在的空洞、微裂纹以及表面凸起等缺陷，实现使用单种材料进行激光选区熔化成型时获得具有不同性能梯度的零件。

本发明通过下述技术方案实现：

一种层间激光改性的激光选区熔化成型梯度材料的方法，

步骤一：根据零件属性要求，对数字化三维模型进行切片和路径处理，以获取进行激光选区熔化成型数据和激光改性数据，然后导入激光选区熔化成型与激光表面改性系统中；该激光选区熔化成型与激光表面改性系统包括激光选区熔化成型模式、激光改性模式；

步骤二：首先，在激光选区熔化成型模式下，根据零件的激光选区熔化成型数据，在密封成型室内的成型基板上，通过激光束成型预定层数的实体，以完成该层实体的激光选区熔化成型作业；

步骤三：完成步骤二所述该层实体的激光选区熔化成型作业后，切换至激光改性模式，根据激光改性数据所设定的改性区域，对步骤二激光选区熔化成型的实体表面，通过激光束进行区域选择性激光改性处理，以完成该层实体改性区域作业；

步骤四：完成步骤三中该层实体的激光改性区域作业后，再切换至激光选区熔化成型模式继续进行下一个预定层数的实体成型；

步骤五：重复步骤二至步骤四，直到完成整个零件的加工作业，获得集多种性能于一体的梯度功能零件。

步骤一所述激光改性数据包括：该层实体整个成型表面的全区域改性数据和该层实体成型表面的局部区域改性数据。

步骤三所述区域选择性激光改性处理包括：该层实体整个成型表面的全区域改性和该层实体成型表面的局部区域改性；

所述全区域改性，是根据全区域改性数据，对该层实体在垂直方向的整个实体表面，进行全覆盖激光改性，即层间梯度改性；完成该层间梯度改性作业后，再切换至激光选区熔化成型模式继续进行下一个预定层数的实体成型；以此循环切换作业，直至获得具有垂直梯度性能的梯度功能零件；