[发明专利]一种改进选择性激光熔化镁合金低塑性的热等静压方法

说明书

本发明属于合金材料领域，涉及一种改进选择性激光熔化镁合金低塑性的热等静压方法，包括打印、铺粉、激光扫描、热等静压、冷却五个步骤。打印前成型腔内充入高纯氩气，保证氧含量低于10ppm；打印时成型腔温度保持在30‑40℃之间。铺粉采用同等镁合金材质作为基板，激光束对粉末层采取“之”字形扫描策略，激光束扫完该层粉末后，送粉装置在该层上继续铺粉；激光束扫描方向顺时针旋转90，并熔化该层粉末，后续层制备过程以此类推，直至达到预设产品高度。本发明工艺流程简单，工艺参数稳定，在常规氩气保护下，可以生产高强度高塑性AZ61镁合金，延伸率高于SLM态77％～160％。生产效率高，粉末成本低且易于制备，能有效降低生产成本和难度。操作简单，易于实现。

技术领域

本发明属于合金材料领域，涉及一种改进选择性激光熔化镁合金低塑性的热等静压方法。

背景技术

镁由于其轻量化、比强度高等特性适应绿色材料、绿色发展的宗旨，广泛应用于汽车制造业、航空航天、医学等诸多领域。我国也将其列入重点项目，为推动镁资源的合理开发利用，国家已将“镁合金应用及产业化”列为“十五”攻关项目重大专项，在“863”科技计划中将“先进镁合金及应用技术”列为新材料技术领域“高性能结构材料技术”专项的重点专题。目前，世界发达国家已着手镁合金材料的大力开发与研究，镁及镁合金被应用在航天近年来镁合金产量在全球的年增长率高达25％，显示出极广的应用前景。

与传统技术相比，选择性激光熔化技术是在非平衡下凝固，凝固速度可达10⁷K/s，避免了镁合金在组织和结构上具有压缩强度、高温热稳定性、断裂韧性等性能较弱的缺点。而通过选择性激光熔化技术可以改善镁合金强度、塑性变形能力等性能，是一种正逐步受到国内外研究学者关注的新型金属材料制备技术。

选择性激光熔化技术(SLM)是一种自下而上的逐层加工的工艺，因为简便的流程以及数字化的优点而逐渐兴起。

选择性激光熔化技术(SLM)的特点有：直接成形：减少材料浪费，不需切削、磨除部分甚至大部分金属原材料，提高了金属的使用率，更加环保；缩短产品研发生产周期：从设计到生产过程短，准备材料少，节约了时间而且有利于公司减小库存；无需组装：逐层制造的过程中，不仅可以成形零件，还可以成形互锁的零组件如平而连杆机构、万向节等，减少加工和组装设备的使用，有效缩短供应链和生产成本；复杂零件生产更具优势：传统制造中工件越复杂，生产加工成本越高，而生产复杂程度不同的工件时间、技术、成本几乎没有差别；个性化定制门槛更低，而且生产小批量产品无需更换模具，只需要改变设计，开拓了广阔的设训一空间；成本相对较低；材料的多样性；精度高：目前精度基本都可控制在0.3mm以下。

目前，选择性激光熔化制备金属样品的研究多集中于不锈钢、镍基合金、铝合金、钛合金等，镁合金由于其物理性能的特殊性，研究过程较为困难，所以相关研究还处于起步阶段。例如镁合金粉末易氧化，在制备中容易引起燃烧；镁合金熔点较低，很容易汽化，适宜的打印参数设置需要确定，且在成型中需要考虑的参数较多，如有激光功率、激光扫描速度、铺粉层厚、扫描策略、扫描间距等，而参数激光功率过高，粉末会发生过烧甚至蒸发的现象，扫描间距过大，相邻激光扫描轨迹无法搭接，则会严重影响该层的密度，导致后续成型中出现缺陷。此外镁合金较软，制样困难，也在一定程度上限制了镁合金选择性激光熔化的研究进展。