[发明专利]一种用于增材制造无损检测的内置人工缺陷的制备方法

说明书

本发明公开了一种用于增材制造无损检测的内置人工缺陷的制备方法。该内置缺陷制备方法由两个步骤完成，第一步为利用机械压痕法或化学刻蚀法在试块表面制备缺陷，第二步为利用真空扩散焊法将两个试块焊接在一起，使其成为内置缺陷的扩散焊样品。利用硬度计或化学刻蚀法制备缺陷操作简单，且能够制备不同形状和尺寸的缺陷；扩散焊连接具有精度高、适用范围广的优点，能够最大程度的减小缺陷在扩散连接中的尺寸损失并且接头强度高，能够适用于多种材料的连接，能够很大程度满足增材制造无损检测中缺陷的模拟，具有很高的应用前景。

技术领域

本发明属于无损检测领域，涉及一种增材无损检测技术，具体涉及一种用于增材制造无损检测的内置人工缺陷的制备方法。

背景技术

增材制造技术是相对于传统的机加工等“减材制造”技术而言的，该技术基于离散/堆积原理，以合金粉末或丝材为原材料，采用激光、电子束等高能束进行原位冶金熔化/快速凝固逐层堆积，直接从零件数字模型一步完成全致密、高性能金属制件的近净成形制造，与锻压+机械加工、锻造+焊接等传统金属制件制造技术相比，具有无需刀具和模具、材料利用率高、产品制造周期短、可实现复杂结构的制造等优势，尤其适合于飞机、飞船、导弹、卫星等航空航天国防装备大型复杂金属结构件的低成本、短周期、快速成形制造。但是由于原料和成型工艺的影响，增材制造零件中不可避免的存在着各种缺陷，常见的缺陷有未熔合、气孔、夹渣、裂纹等，内部冶金缺陷将显著影响材料的性能，孔洞在零件使用过程中容易造成应力集中，成为裂纹源，降低材料的使用寿命，未熔合、裂纹、夹渣等微小缺陷在交变应力的长期作用下逐渐扩展，最终有可能引发疲劳断裂事故。为了提高增材制造关键部件的综合性能和长期服役安全性和可靠性，内部缺陷控制和检测已经成为增材制造领域的研究热点。

增材制造的试块通常是一次性的，并且制造成本极其昂贵，因此传统的破坏性试验通常无法用于增材制造试块的检测。同时，由于增材制造试块是一层层创建的，属性更加难以预测，这就对增材制造试块的质量检测提出了挑战。从某种意义上来说，无损检测可以在不损害或不影响被检测对象使用性能,不伤害被检测对象内部组织的前提下，利用材料内部结构异常或缺陷存在引起的热、声、光、电、磁等反应的变化，以物理或化学方法为手段，借助现代化的技术和设备器材，对试件内部及表面的结构、性质、状态及缺陷的类型、性质、数量、形状、位置、尺寸、分布及其变化进行检查和测试。为了对增材制造中产生的缺陷进行精确的定性和定量研究，对缺陷的精确模拟具有重要的意义。

目前无损检测用人工缺陷主要有平底孔、横通孔、大平底、球孔和表面近表面裂纹等宏观缺陷，无法满足增材制造中复杂且小尺度的内部缺陷的检测要求，故不同形状和不同尺度内置缺陷的制备在增材制造无损检测中具有很强的应用前景和价值。

发明内容

本发明针对以上问题，旨在提供一种增材制造无损检测用内置人工缺陷的制备方法。在不同合金试块中制造出增材制造过程中常见的工艺缺陷，为增材制造过程无损检测技术的开发提供科学依据。利用机械压痕法和化学刻蚀的方法制备缺陷，简单便捷，能够制备不同形状和尺寸的缺陷。同时，扩散焊连接是在相互接触的材料表面，在温度和压力的作用下相互靠近，局部发生塑性变形，原子间产生相互扩散，在界面处形成了新的扩散层，从而实现的连接。扩散焊的方式具有精度高、变形小的优点，能够减小缺陷在焊接过程中的尺寸损失，同时在接合区域无凝固组织，不生成气孔、宏观裂纹等熔焊时的缺陷，从而不会引入新的缺陷；同种材料接合时，扩散焊可获得与母材性能相同的接头，几乎不存在残余应力，能够很好的满足无损检测用人工缺陷的要求。

本发明产品的技术方案如下：

一种用于增材制造无损检测的内置人工缺陷的制备方法，其特征在于，包括以下两个主要步骤：

步骤1、利用机械压痕法或化学刻蚀法在试块表面制备缺陷；

步骤2、利用真空扩散焊法将两个试块焊接在一起，使缺陷包裹在内成为内置缺陷。