[发明专利]一种基于粉末浆料并利用放射线的体制造方法

说明书

一种基于粉末浆料并利用放射线的体制造方法，先计算光固化所需放射线能量，配制含有光谱转化粒子的粉末浆料，粉末浆料通过将光固化树脂、光谱转化粒子、光引发剂、粉末及分散剂混合制得；然后将混合好的含有光谱转化粒子的粉末浆料用球磨机混合；最后将球磨后的含有光谱转化粒子的粉末浆料盛放于成型槽中，在成型槽周围布置放射线发射阵列装置，使放射线阵列装置发射的线束覆盖成型槽区域，根据零件形状动态调整各放射线阵列发射强度，并扫描成型槽，进行零件的体制造；本发明利用放射线的高能量和透射力在粉末浆料内部激发光谱转化粒子发出紫外光及可见光，作用于光引发剂发生固化反应，实现不透明、高固相、高密度粉末浆料的内部光固化。

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，特别涉及一种基于粉末浆料并利用放射线的体增材制造(简称体制造)方法。

背景技术

基于粉末浆料的增材制造技术被广泛应用于航空航天、国防、能源、环境、汽车和生物医学等多个领域制造复杂结构零件。尤其是航空航天、国防和生物医学领域对零件的个性化、精细化、轻量化和复杂化的提出了更高的要求。

传统基于粉末浆料的增材制造方法(粉末烧结、干法成型、塑性成型和注浆成型等)虽然具有致密度高、强度高、收缩小等显著优点，但传统工艺过程耗时长，难以制造复杂结构。增材制造技术可实现复杂结构零件的近净成型，无需模具，但是目前粉体增材制造技术是基于分层累加原理，普遍存在零件组织疏松、力学性能差、各向异性、收缩大以及成型效率低、需设置支撑等不足。体制造技术无需分层，对解决分层带来的一系列问题具有很大优势。

体制造技术多采用可见光，在树脂等低透明度材料的成型上展现出高性能、高效率和突破结构限制等巨大优势，但可见光能量低、穿透性差难以对此类材料进行深部成型。由于放射线虽然具有高能量和高穿透性等特性，对于不透明的粉末浆料材料，放射线成为一种潜在选择，但由于放射线具有极短的波长，目前难以找到与其匹配的光引发剂。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于粉末浆料并利用放射线的体制造方法，实现粉末浆料的体制造增材制造。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种基于粉末浆料并利用放射线的体制造方法，包括以下步骤：

1)计算光固化所需放射线能量，配制含有光谱转化粒子的粉末浆料，粉末浆料通过将光固化树脂、光谱转化粒子、光引发剂、粉末及分散剂混合制得；

所述的光固化树脂为黏度5-1000mPa·s的丙烯酸酯树脂；

所述的光谱转化粒子为可通过吸收高能量短波长放射线，激发产生长波长可见光或紫外光的粒子，粒子的平均粒径小于或等于10微米，光谱转化粒子的真体积为光固化树脂体积的0.5～10％，光谱转化粒子真体积为其质量与其真密度的比值；

所述的光引发剂用量为光固化树脂质量的0.5-6.0％；

所述的粉末的平均粒径小于或等于100μm；粉末真体积与光固化树脂体积的比例为3:7～9:1，粉末真体积为其质量与其真密度的比值；

所述的分散剂用量为光固化树脂质量的1-8％；

2)将混合好的含有光谱转化粒子的粉末浆料用球磨机混合1-3h，球磨机转速为200～800r/min；

3)将球磨后的含有光谱转化粒子的粉末浆料盛放于成型槽中，在成型槽周围布置放射线发射阵列装置，使放射线阵列装置发射的线束覆盖成型槽区域，根据零件形状动态调整各放射线阵列发射强度，并扫描成型槽，进行零件体制造。