[发明专利]激光感应复合熔覆快速制备梯度金属陶瓷复合材料的方法

摘要

一种激光感应复合熔覆快速制备梯度金属陶瓷复合材料的方法，其特征是方法步骤为：(1)在计算机中利用专用CAD软件或反求技术生成梯度金属陶瓷复合材料零件的三维CAD实体模型；(2)生成加工程序；(3)将基材表面与感应线圈之间的距离控制在2～10mm内；(4)将聚焦后的CO2激光束定位于感应加热区内；(5)将激光感应复合熔覆加工头沿Z轴上升到与CAD二维薄片厚度相等的距离。本发明的优点是：(1)获得陶瓷相沿材料厚度方向在0～100wt.％连续可调的大块体金属陶瓷复合材料零件；(2)大幅度提高了激光能量的利用率与激光熔覆效率；(3)获得组织致密且无裂纹的金属陶瓷复合材料；(4)制造的过程中不需要专用工具和夹具，柔性好；(5)制造的梯度金属陶瓷复合材料力学性能、耐磨损与耐腐蚀性能大幅度提高。

主权项

一种激光感应复合熔覆快速制备梯度金属陶瓷复合材料的方法，其特征是方法步骤为：(1)在计算机中利用专用CAD软件或反求技术生成梯度金属陶瓷复合材料零件的三维CAD实体模型，并根据加工精度和梯度结构设计的要求将该CAD模型切割成若干相互平行的薄片，从而将零件的三维数据信息转换成一系列二维平面数据；(2)根据每一层的平面数据设计合理的激光感应复合熔覆热源的扫描轨迹，生成加工程序，并将之传递给数控工作台，由数控工作台实现激光感应复合熔覆热源按照加工程序确定的扫描轨迹进行扫描；(3)将基材表面与感应线圈之间的距离控制在2～10mm内，通入电流至感应线圈，并调节感应加热功率，使基材表面被感应加热的温度为500～1000℃；(4)将聚焦后的CO2激光束定位于感应加热区内，实现激光热源与感应加热源的复合，激光感应复合熔覆热源在运动指令的控制下进行扫描，同时根据梯度金属陶瓷复合材料的结构设计要求，精确控制双斗自动送粉器向激光感应复合熔覆热源形成的熔池内送入的复合粉末流量，复合粉末在熔池内发生熔化并在基材的表面铺开，当激光感应复合熔覆热源移开后，熔融层冷却并凝固结晶形成与切片形状一致的一层材料；(5)当激光感应复合熔覆完一层之后，将激光感应复合熔覆加工头沿Z轴上升到与CAD二维薄片厚度相等的距离，同时，调节双斗自动送粉器的两个装料斗的送粉率，使陶瓷相在复合粉末内的质量百分含量增加0～100wt.％，然后按照下一层的扫描轨迹进行激光感应复合熔覆，当所有的二维薄片都被扫描完成后，最终形成三维梯度金属陶瓷复合材料零件。