[发明专利]一种6061铝合金3D打印试验堆燃料元件关键零部件的方法

说明书

本发明属于核燃料元件制造技术领域，具体涉及一种6061铝合金3D打印试验堆燃料元件关键零部件的方法。细化参数范围：激光功率400W～450W、激光扫描速度1100mm/s～1200mm/s、激光扫描间距0.15～0.20mm，6061铝合金粉末铺粉厚度0.02～0.04mm；进行研究试验堆燃料元件关键零部件的三维模型建立，部分关键零部件具有悬空结构，当悬空部位长度大于2mm时，6061铝合金粉末无法支撑关键零部件，易导致成型失败，故设计支撑结构；对模型添加支撑结构处理后进行切片剖分，剖分厚度和6061铝合金粉末铺粉厚度一致，最后使用步骤一确定好的参数进行研究试验堆燃料元件关键零部件的激光增材制造；对关键零部件进行热处理。本发明制备出了符合技术指标要求的研究试验堆燃料元件关键零部件。

技术领域

本发明属于核燃料元件制造技术领域，具体涉及一种6061铝合金3D打印试验堆燃料元件关键零部件的方法。

背景技术

研究试验堆燃料元件制造是燃料元件制造业的一个重要领域。研究试验堆元件是研究试验堆关键的组成部分，与堆芯的安全性、可靠性密切相关，其制造质量对于保证研究试验堆安全稳定运行至关重要。而目前传统工艺研制研究试验堆元件存在如下局限性：研究试验堆元件种类多、批量小、制造工艺复杂，外形结构复杂、尺寸精度要求高、传统工艺实现技术难度大，采用激光增材制造技术可以实现快速、精密地制造满足性能要求的研究试验堆燃料元件关键零部件，该发明属于核燃料元件制造领域，在相关领域均未见说明报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种6061铝合金3D打印试验堆燃料元件关键零部件的方法，解决试验堆燃料元件关键零部件制造研发周期长、难度高的难题，明确激光增材制造技术在试验堆燃料元件关键零部件制造方面应用的可行性，实现激光增材制造技术在核燃料元件研发领域的应用。

为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种6061铝合金3D打印试验堆燃料元件关键零部件的方法，包括以下步骤：

步骤一：细化参数范围：激光功率400W～450W、激光扫描速度1100mm/s～1200mm/s、激光扫描间距0.15～0.20mm，6061铝合金粉末铺粉厚度0.02～0.04mm；

步骤二：进行研究试验堆燃料元件关键零部件的三维模型建立，部分关键零部件具有悬空结构，当悬空部位长度大于2mm时，6061铝合金粉末无法支撑关键零部件，易导致成型失败，故设计支撑结构；

步骤三：对模型添加支撑结构处理后进行切片剖分，剖分厚度和6061铝合金粉末铺粉厚度一致，最后使用步骤一确定好的参数进行研究试验堆燃料元件关键零部件的激光增材制造；

步骤四：对关键零部件进行热处理。

所述的步骤二，支撑结构的激光成型工艺参数为：激光功率为300W、激光扫描间距为0.20mm、激光扫描速度为1400mm/s。

所述的步骤四，热处理方案为：500℃入水急冷固溶热处理、170℃保温4h时效处理。

本发明所取得的有益效果为：

通过使用激光增材制造技术制备研究试验堆燃料元件关键零部件，确定了研究试验堆燃料元件关键零部件的激光增材制造的工艺参数，建立了消除残余应力、改善研究试验堆燃料元件关键零部件力学性能的热处理工艺，最终制备出了符合技术指标要求的研究试验堆燃料元件关键零部件，解决了研究试验堆燃料元件关键零部件研发周期长、制造困难的问题。以6061铝合金为原料进行激光增材制造，确定了铺粉厚度、激光功率、激光扫描速度、扫描间距、铺粉厚度等工艺参数，制备出试验堆燃料元件关键零部件，建立了试验堆燃料元件关键零部件激光增材制造工艺。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。