[发明专利]一种金属材料增材制造产品的缺陷与金相组织检测方法

说明书

本发明属于材料成形质量检测技术领域，具体涉及一种金属材料增材制造产品的缺陷与金相组织检测方法。该方法针对金属材料增材制造产品分别建立了缺陷图谱和无缺陷产品经过不同热处理状态后的金相组织图谱，并在获得实际成形件后与缺陷图谱和金相组织图谱进行对比，判断成形件的质量以及无缺陷产品所接受的热处理状态是否符合要求。本发明明确了金属材料增材制造产品的缺陷种类及经过热处理后的金相组织，有助于完成产品的检测评价。

技术领域

本发明属于材料成形质量检测技术领域，具体涉及一种金属材料增材制造产品的缺陷与金相组织检测方法。

背景技术

作为主要的金属材料增材制造技术，激光选区熔化和激光选区烧结成形技术都是快速、高效制造零件的近净成形技术，该技术具有一步完成、材料利用率高、生产周期短、结构件综合力学性能优异、柔性高、响应快等优点，在航空航天领域具有广阔的应用前景。

采用激光选区熔化或激光选区烧结成形技术制备的零件，其内部质量控制至关重要。成形产品在制备过程中，受粉末状态、成型工艺、成型设备、产品结构等因素影响，内部可能存在孔洞、裂纹等缺陷，严重影响产品质量。同时，不同后处理工艺条件会影响产品金相组织，从而影响成形产品的力学性能。金相组织检测及典型缺陷检测是传统的金属材料检测方法，广泛应用于金属材料组织及缺陷检测。但是，相对于金属材料的传统成形方法，采用增材制造技术制备的金属成形件，由于采用粉末材料分层制造的原理，并且需要对成形件进行特定的热处理，以提高成形件的致密度等性能，所以对于金属材料增材制造产品的内部质量控制的主要关注点转变为是否存在孔洞缺陷和层间熔合不良缺陷，以及经过热处理后不同成形方向的金相组织情况。但是，目前尚未提出针对金属材料增材制造成形产品的缺陷与热处理后不同成形方向的金相组织进行检测的方法。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提出一种金属材料增材制造产品的缺陷与金相组织检测方法，以解决如何对金属材料增材制造产品的内部缺陷和经过热处理后的金相组织是否符合使用要求进行检测的技术问题。

(二)技术方案

为了解决上述问题，本发明提出一种金属材料增材制造产品的缺陷与金相组织检测方法，该检测方法包括如下步骤：

S1、采用增材制造技术制备金属材料的无缺陷试样和含缺陷试样；其中，每种试样均能够同时反映出在采用增材制造技术制备时，金属材料粉末在横向与纵向两个方向成形时的内部金相组织；含缺陷试样至少包括含孔洞缺陷的试样和含层间熔合不良缺陷的试样；

S2、对含缺陷试样进行金相检测，获得孔洞缺陷和层间熔合不良缺陷的微观形貌，由微观形貌构成缺陷图谱；

S3、对无缺陷试样进行标准热处理，并对经过热处理的无缺陷试样进行金相检测，获得无缺陷试样的金相组织图谱；

S4、采用增材制造技术制备金属材料成形件，对成形件进行金相检测，并与缺陷图谱进行对比，判断成形件是否存在缺陷；

S5、对不存在缺陷的成形件进行成形件热处理，对经过成形件热处理后的成形件进行金相检测，并与金相组织图谱进行对比，判断成形件接受的成形件热处理的状态是否与标准热处理的状态存在偏差。

进一步地，增材制造技术为粉末增材制造技术。

进一步地，粉末增材制造技术包括铺粉式增材制造技术和送粉式增材制造技术。

进一步地，铺粉式增材制造技术包括激光选区熔化技术或激光选区烧结技术。

进一步地，金属材料包括合金材料。

进一步地，合金材料包括钛合金材料。

进一步地，钛合金材料包括TC4钛合金材料。