[发明专利]用于3D打印粗晶群微区-超细晶群微区排布的异质异构合金的方法与装置

说明书

本发明涉及一种用于3D打印粗晶群微区‑超细晶群微区排布的异质异构合金的方法，包括以下步骤：(1)设计由金属粉末A和金属粉末B交错堆叠形成的微叠层构型；(2)将金属粉末A铺粉完成后，进行激光选区熔化处理，得到第一叠层，然后，再铺设金属粉末B，继续进行激光选区熔化处理，得到第二叠层，如此循环，得到微叠层构型，即为目标产物。本发明设计了多尺度微叠层构型，选取高铜合金与镍基合金，通过多材料激光选区熔化增材制造，实现了3D打印粗晶群微区‑超细晶群微区人工排布的异质异构合金的制备，形成了新的成形方法与工艺，为激光选区熔化成形的发展开辟了新的方向和领域。

技术领域

本发明属于多材料增材制造技术领域，涉及一种用于3D打印粗晶群微区-超细晶群微区排布的异质异构合金的方法。

背景技术

增材制造(Additive Manufacturing，AM)是支撑机械与动力装备系统及复杂构件创新设计、制造和维修的重要技术手段。与传统减材、等材制造不同，增材制造是基于计算机三维模型数据，直接以逐点-逐线-逐面-逐层累积叠加的方式制造构件，能够直接、快速、准确、灵活地将三维模型转换为实体构件，因而，增材制造技术具有不受传统加工工艺限制的优势，为多功能新产品研制带来了颠覆性的突破和创新，尤其是在制造复杂零件方面有巨大的发展潜力，为多材料整体化成形提供了新途径。目前，以激光选区熔化(SelectiveLaser Melting，SLM)为代表的高精度金属材料构件增材制造技术已在航空航天、交通运输、动力工程、化工、核工业、医学等不同领域已经存在不同程度的应用。激光选区熔化增材制造由粉床选区激光烧结技术发展而来，以金属粉末为加工原料，采用高能密度激光束将铺洒在金属基板上的粉末逐层熔覆堆积，从而形成金属零件的制造技术。激光选区熔化逐层累积成形的特点使之可以成形几乎任意复杂结构；精密的光路系统可以精确控制激光束在粉床表面运动；高速移动的高能量密度激光束能快速熔凝金属粉末获得细小晶粒。因此，相较于激光烧结、激光近净成形等3D打印技术，SLM技术成形件具有更为优异的力学性能和成形精度。

实际上，基于SLM增材制造开展功能型结构设计与直接成形研究，往往不可避免涉及多材料一体化结构思想，而多材料增材制造(Multi-material AdditiveManufacturing，MMAM)技术即是利用现有的增材制造方法，为改善零部件的性能或实现零部件的多种特殊功能，对零部件的材料进行设计，使用多种具有优异性能的材料进行整体成形，从而达到多材料一体化功能型结构的设计目的。目前，国内外大多数SLM增材制造设备与技术仅用于单一材料零部件的制造。虽然当前增材制造技术生产的零部件在品质和性能方面有一定优势，但仍无法满足一些特定工程需求，如对高性能、多功能材料和构件的使用要求。例如，新一代航天系统金属结构的发展趋向轻量化、功能一体化和智能化，多尺度结构与多材料融合的功能结构整体制造技术成为迫切需要。设计开发应用于航空航天和国防等领域的高性能、多功能、多材料构件，是目前多尺度结构和多材料一体化SLM增材制造成形中最具挑战性的研究方向。本发明也正是为了提供一种多尺度结构和多材料一体化SLM增材制造成形技术。

发明内容

本发明的目的就是为了提供一种用于3D打印粗晶群微区-超细晶群微区排布的异质异构合金的方法，。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明的技术方案之一提供了一种用于3D打印粗晶群微区-超细晶群微区排布的异质异构合金的方法，包括以下步骤：

(1)设计由金属粉末A和金属粉末B交错堆叠形成的微叠层构型，且金属粉末A与金属粉末B的材料组合满足：激光选区熔化时成型微叠层异质结构且材料相互兼容；

(2)使用送粉-落粉协同供粉方式铺设A、B两种粉末床，进行异种金属激光选区熔化增材制造：将金属粉末A铺粉完成后，进行激光选区熔化处理，得到第一叠层，然后，再铺设金属粉末B，继续进行激光选区熔化处理，得到第二叠层，如此循环，得到第一叠层与第二叠层交错堆叠的微叠层构型，即为目标产物异质异构合金。