[发明专利]适用于高速风洞试验的30CrMnSiA金属模型增材制造方法

权利要求书

1.一种适用于高速风洞试验的30CrMnSiA金属模型增材制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、根据增材制造风洞试验模型尺寸及质量，选择3D打印成型腔尺寸，确定粉末需求量，准备30CrMnSiA棒材；

步骤二、采用真空氩气雾化法对30CrMnSiA棒材进行粉碎，形成基础粉末颗粒，将基础粉末颗粒加入超临界装置中，在温度为 350℃~370℃和压力为8MPa~14MPa的超临界丙酮-水体系中浸泡10min~30min；所述的超临界丙酮-水体系中丙酮与水的体积比为5:1；将浸泡后的基础粉末颗粒送入大气压低温等离子体装置中，使基础粉末颗粒处于大气压低温等离子体的喷射出口处50~100mm；在大气压低温等离子体装置中按照15~25L/h的气流量通入气体，施加工作电压，形成等离子体射流，控制大气压低温等离子体装置的喷射出口的移动速度在5~10mm/s，使等离子体射流喷射于基础粉末颗粒上，处理10~30min，形成符合增材制造要求的球形粉末颗粒；所述工作电压采用高压交流电源提供，所述工作电压为35~100kV的交流电压，频率为100~300kHz；所述气体为空气、氧气、氮气、氨气中的一种或者多种的混合；

步骤三、对制备的30CrMnSiA粉末颗粒性能进行测试，包括粒度成分、粒度分布范围及流动性；

步骤四、采用制备的30CrMnSiA粉末颗粒进行试件制造及测试，试件测试内容包括表面粗糙度、相对致密度、尺寸精度、拉伸性能及疲劳性能中的全部；

步骤五、根据试件测试结果，确定模型增材制造工艺是否符合要求，符合则转步骤六，否则转步骤四；其中，确定模型增材制造工艺是否符合要求，其测试合格指标包括：表面粗糙度在确保型面不破坏的情况下，通过打磨能够达到Ra为0.8μm；相对致密度达到锻件95%以上；尺寸精度小于0.2mm；抗拉强度大于1080MPa，屈服强度大于835MPa；循环寿命为10⁷以上时对应的疲劳极限大于205MPa；

步骤六、进行金属模型增材制造设计；

步骤七、确定模型增材制造设计是否符合风洞试验模型设计规范及增材制造工艺要求，即确定模型增材制造设计是否符合GJB 569A-2012标准，符合则转步骤八，否则转步骤六；

步骤八、30CrMnSiA金属模型增材制造及后处理；

所述步骤一中，粉末需求量按照以下公式计算：

m=ρ·（L·W·H）

式中m为粉末质量，ρ为30CrMnSiA密度，L为成型腔长度，W为成型腔宽度，H为成型腔高度；30CrMnSiA锻件棒材备料质量应大于m的计算值10%以上；

所述步骤二中，采用真空氩气雾化法对30CrMnSiA棒材进行粉碎至尺寸小于150μm左右；所述真空氩气雾化法的工艺参数为：熔体保温温度1580±10℃、保温时间30~40min、漏包温度1070±30℃、高纯氩气雾化及雾化压力3.0MPa~3.2MPa。

2.如权利要求1所述的适用于高速风洞试验的30CrMnSiA金属模型增材制造方法，其特征在于，所述步骤三中，对30CrMnSiA粉末颗粒性能进行测试，要求粒度直径分布范围处于10μm~90μm之间，中位直径约38μm，且呈正态分布；粉末流动性BFE为3915mJ，流动能的稳定性指数SI为0.89，不同速率下产生流动的敏感程度FRI为1.07，颗粒间的架桥与咬合能力SE为3.18mJ/g，松装密度CBD为4.27g/mL。