[发明专利]微区半固态增材制造方法

摘要

本发明提出的微区半固态增材制造方法，主要解决成形件的组织均匀性、性能可靠性、应力与变形、气孔和裂纹等问题。以棒条状材料作为耗材，采用高能束、电弧、电阻热等加热方式作用于耗材前端并使其处于固液两相共存的半固态，同时，在耗材上施加的旋转扭力和轴向推力对半固态金属进行强烈地剪切、搅拌和挤压等作用，也即进行无模半固态流变成形。耗材以这种方式连续向底层金属过渡并与之形成冶金结合，按离散化切片处理后的规划路径重复该堆积过程即可形成特定形状的实体件或堆积层。本发明操作工艺简单，制件性能优良，克服了传统增材制造的诸多缺陷，在大型构件的成形、受损零件修复和复合材料制备方面应用前景广阔。

主权项

1.微区半固态增材制造方法，其特征在于：以棒、条状材料作为增材制造的消耗材料，以下简称耗材，工作时卡爪带动耗材以200rpm～10000rpm的速度旋转并给耗材施加10N～2000N的轴向推力，在耗材上附加上下振动增强锻造效果，振动频率为1Hz～1kHz，振幅为0.1mm～1mm，热源辐照耗材前端面使其局部加热至液态，在紧跟的冷却凝固过程中，这些耗材端部的热态金属在轴向推力、旋转扭力以及基材或堆积层反作用力的作用下经历了搅拌、挤压作用形成无模半固态流变加工组织；耗材以0.1mm/min～2m/min的消耗速度向前均匀推送以及耗材按离散切片生成的运动路径以0.1mm/min～4m/min的速度移动形成连续堆积层，重复该堆积过程形成成形体；热源包括激光束、电子束、等离子束，电弧、电阻热、感应加热或火焰；在凝固过程中对处于固液两相共存的半固态金属进行强烈机械力作用使其由传统的枝晶生长模式转变为等轴晶细晶生长模式。/n