[发明专利]一种送粉脉冲激光3D打印修复单晶高温合金薄壁件方法

说明书

本发明涉及激光3D打印领域，具体为一种送粉脉冲激光3D打印修复单晶高温合金薄壁件方法。第一步准备单晶高温合金基板和打印单晶高温合金粉末；第二步根据需要获得的单晶高温合金薄壁件实际使用形状进行三维建模并对模型进行切片处理，进行激光3D打印路径编程；第三步进行单道打印实验确定激光功率、送粉速率、脉冲时间、脉冲宽度、预热基板温度、确定激光光斑直径；第四步将单晶高温合金薄壁件打印程序输入激光3D打印设备中进行脉冲激光3D打印尝试；第五步优化薄壁件打印工艺参数获得修复大尺寸单晶高温合金薄壁件并对薄壁件的组织进行系统测试。该方法制备工艺流程一体化、短周期化，获得纵向梯度性能均一的单晶高温合金薄壁件。

技术领域

本发明涉及激光3D打印领域，具体为一种送粉脉冲激光3D打印修复单晶高温合金薄壁件方法。

背景技术

在美国《国家先进制造战略计划》、欧洲航天局《惊奇计划》、日本《增材制造科 研计划》、新加坡《工业增材制造项目》以及欧盟《3D打印标准化路线图》等全球新 型制造技术迅猛发展的机遇下，金属激光3D打印，融合了计算机辅助设计、材料加 工与成形技术，以数字化模型文件为基础，通过软件与数控系统将特制材料逐层堆积 固化，制造出实体产品的制造技术，日益成为国内外专家学者的研究热点。它与传统 的，对原材料进行切削、组装的加工模式不同，是通过材料累加的原理，从无到有地 制造产品的新型技术工艺。也正是由于增材制造的这种技术特点，使得它受到全球的 广泛关注，将可能会给传统的制造业带来一系列深刻的变革。其中同轴送粉式金属激 光3D打印技术以其成形尺寸大、可利用材料范围广、成形件的材料性能优异等特点， 在航空、航天、交通、医疗与能源等领域有着广阔的应用前景，成为金属增材制造主 流的工艺技术。

早在七十年代，随着激光技术在材料表面处理中的应用和推广，激光加工技术引起了人们极大的关注。八十年代，国外学者利用激光作为热源，通过控制适当的工艺参 数，建立起定向凝固的外部条件，获得了具有定向凝固组织的薄带。至今为止，国内 外学者从实验和数值模拟两方面对单晶激光熔覆技术进行了研究，深入研究单晶制造 的理论，得到大量实验数据。与国内单晶修复停留在实验研究的现状不同，国外对单 晶生长的控制技术比较成熟，己经有成熟的单晶叶片激光修复生产线。

一般认为，常见盘形件、套筒件、壳体件、轴类件等金属零件，壁厚与内径曲率 半径比值小于1:20，壁厚小于2mm的零部件称为薄壁零件。金属薄壁件具有结构紧 凑、承载能力强、重量轻、高强度等优点，在工业工程领域尤其是在航空航天、船舶、 汽车、模具等行业得到了广泛应用。目前，金属薄壁零件正在向大尺寸化、极薄化、 复杂化方向发展。由于重量轻、刚度高、比强度高等优势，现已被广泛应用于宇航航 天领域。随着工业技术的逐步发展，金属薄壁零件应用会更加广泛，质量性能需求也 会进一步提高金属薄壁件传统加工方法主要有两种：一、“整体制造法”，从铸造毛坯 中切除或掏空整体材料85％以上而形成金属薄壁件，其最大弊端在于材料利用率非常 低；二、利用车床精密加工成形，加工时极易产生误差变形和工件颤振，降低了工件 的加工精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种送粉脉冲激光3D打印修复单晶高温合金薄壁件方法。该方法可以用于激光3D打印领域制备单晶高温合金薄壁件，使得制备工艺流程一体 化、短周期化、低成本化、效率高，同时获得大尺寸单晶高温合金薄壁件，在为快速 制造薄壁件领域进行产业化提供了技术支撑。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种送粉脉冲激光3D打印修复单晶高温合金薄壁件方法，包括如下步骤：