[发明专利]梯度变化构件的一体化制备方法

说明书

本发明涉及高能束快速成形技术领域，提供了一种梯度变化构件的一体化制备方法，包括以下步骤：S1、建立待加工构件的三维模型，该三维模型包括至少两个子模型；S2、按照设定的分层厚度将所有的子模型进行切片分层；S3、设定各个子模型中的所有切片层的扫描路径，并设定制备每个子模型所需要的工艺参数；S4、根据扫描路径和工艺参数，生成各个子模型的每层子代码；编写总代码；将所有代码导入高能束快速成形系统；S5、将金属粉末装入高能束快速成形系统的送粉料筒中；S6、启动高能束快速成形系统，运行总代码，使金属粉末连续沉积在成形基板上。本方法无需在每个切片层进行分区，操作更简单，精确度更高，节省了大量时间。

技术领域

本发明涉及高能束快速成形技术领域，特别涉及一种梯度变化构件的一体化制备方法。

背景技术

近年来，随着科技的进步及工程技术的高速发展，高端零部件的应用环境越来越苛刻，为了满足高端零部件的使用要求，因此对材料的组织结构、性能等提出了更高的要求。

梯度材料是一种新型的使材料组织结构和性能呈现梯度变化的功能性材料，可通过两种或多种材料成分在部件的空间布局实现其梯度性能，也可通过同一种材料的不同组织形态的空间布局实现其梯度性能。因此，由梯度材料制备的成分梯度变化构件或结构梯度变化构件在国防军工和航空航天等领域具有重要应用前景。

梯度变化构件常用的制备方法主要有粉末冶金、等离子喷涂、烧结、气相沉积、电沉积和离心铸造等。传统制备方法存在如下的缺点：1、只能制备形状结构简单的功能梯度材料块体或材料环；2、不能制造结构复杂的嵌合梯度零件。

高能束快速成形技术由于其分层制造、逐层叠加的加工方式，非常适合制造空间结构复杂、组织成分空间布局的梯度变化构件。

目前，最常用的高能束快速成形技术是激光快速成形技术，如今已经有许多研究人员使用激光快速成形技术实现了结构或成分梯度变化构件的制备。然而，现有的技术大部分是在垂直方向将梯度层逐层堆积，结构或成分梯度体现在单一垂直方向的分布。如果要制备多维梯度变化构件，则需要在制备过程中外控适时调节工艺参数，但该外控调节方式没有与每层控制路径程序进行耦合，自动化程度低，操作难度大，且难以结合模型精确定点控制工艺而实现结构与成分的适时精准控制。

目前还可以采用现有分层切片商用软件，根据成分或结构的要求将模型的每个切片层再单独进行分区划分，对每个区域单独赋予成形工艺参数，进而再通过高能束快速成形技术制备梯度变化构件。但是这种方式操作繁杂，并且对于成分或结构多维复杂嵌合时，每层的分区划分都十分复杂，更增加了操作难度与操作时间。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种梯度变化构件的一体化制备方法，采用该方法可快速制备梯度合金，实现结构或成分在多方向的梯度分布。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：梯度变化构件的一体化制备方法，包括以下步骤：

S1、建立待加工构件的三维模型，该三维模型包括至少两个子模型；其中，该待加工构件中相同结构或成分的部分建为同一个子模型；

S2、按照设定的分层厚度将所有的子模型进行切片分层；

S3、设定各个子模型中的所有切片层的扫描路径，并设定制备每个子模型所需要的工艺参数；

S4、根据步骤S3中的扫描路径和工艺参数，生成各个子模型的每层子代码；编写总代码，在每一个切片层，该总代码依次调用各个子模型中该层子代码；然后将所有代码导入高能束快速成形系统；

S5、将预处理后的金属粉末装入高能束快速成形系统的送粉料筒中；

S6、启动高能束快速成形系统，运行总代码，使金属粉末连续沉积在成形基板上，制备出梯度变化构件。