[发明专利]一种仿生多功能热防护结构及其成形方法

权利要求书

1.一种仿生多功能热防护结构的成形方法，其特征在于，包括如下步骤：

1) 模型设计及处理：构建结构的三维实体几何模型；并通过3D打印模型处理软件对结构进行分层切片处理，切片层厚为20~100 μm；

该仿生多功能热防护结构由上、下两面板层和位于两面板层之间的功能层组成；

面板层为结构板，用于与飞行器连接；

功能层包括若干中空管状的大结构管，各大结构管层叠并联结形成蜂窝结构；

在各大结构管内均设置同轴有一中空管状的小结构管，所述小结构管通过多个结构壁与对应的大结构管联结；

2) SLM加工准备：在选区激光熔化设备中放成形Ti6Al4V基板，并在粉料缸中导入高质量Ti6Al4V球形粉末，关闭腔体，向腔体中通入保护气体，同时开启除气系统，直到腔体中的氧含量降为0；

3) 建立加工任务：设定铺粉厚度与步骤1）的切片层厚一致，设定激光成形的最优参数，加工之前对基板进行预热，预热温度为200 ℃；

4) 选区激光熔化成形：准备工作完毕之后，开始成形加工，加工过程中采用的激光扫描策略为分区岛状扫描策略，系统将二维平面划分成多个岛状的小区域，当激光扫描完成一个小区域时，对成形边界进行勾边，一个区域成形完成后开始成形下一个岛状区域，直到整个二维平面成形完毕；成形缸向下移动至模型的下一分层，同时粉料缸向上移动同等距离，刮刀将粉末从粉料缸铺到成形缸，开始成形下一层，直至整个实体构件被加工完毕为止，获得钛合金仿生多功能热防护结构。

2.根据权利要求1所述的仿生多功能热防护结构的成形方法，其特征在于，所述大结构管管壁厚0.5 mm，相邻两大结构管之间具有0.3mm的偏移量；所述小结构管管壁厚0.2 mm，结构壁厚0.2 mm。

3.根据权利要求2所述的仿生多功能热防护结构的成形方法，其特征在于，所述大结构管内径为4 mm，小结构管的内径为1 mm，外径为1.4 mm。

4.根据权利要求2所述的仿生多功能热防护结构的成形方法，其特征在于，所述大结构管内径为4 mm，小结构管的内径为1.5 mm，外径为1.9 mm。

5.根据权利要求2所述的仿生多功能热防护结构的成形方法，其特征在于，所述大结构管内径为4 mm，小结构管的内径为2 mm，外径为2.4 mm。

6.根据权利要求1~5任意一项所述的仿生多功能热防护结构的成形方法，其特征在于，Ti6Al4V球形粉末的平均粒径范围为17~ 68 μm。

7.根据权利要求1所述的仿生多功能热防护结构的成形方法，其特征在于，步骤3）中激光成形的最优参数是通过工艺优化实验获得，激光能量为200~300 W，扫描速度为600~1000mm/s，光斑直径为50~90 μm，扫描间距为110~150 μm。

8.根据权利要求1所述的仿生多功能热防护结构的成形方法，其特征在于，步骤4）中扫描策略为初始激光扫描角度为53 °，层与层之间的旋转增量为37 °。