[发明专利]一种利用增材制造成形复杂NiTi合金构件的方法

摘要

本发明公开了一种利用增材制造成形复杂NiTi合金构件的方法，是在成形腔底部安装金属基板，并预先充入高纯氩气，使腔内氧含量小于60μL/L，利用选择性激光熔化技术成形复杂NiTi合金构件，通过每一层的数控加工程序实现逐层激光熔覆，最终得到三维金属零件，解决目前常规的熔炼方法或粉末冶金方法难以制备力学性能优良的复杂NiTi合金构件的难题。在不需任何专用模具和任何专用工装条件下直接快速成形出各种带有曲面、复杂内腔等利用传统加工方法难以实现的复杂NiTi合金构件，并且所制备出的构件层间结合较好，工艺简单，制造周期短，具有致密度高，精度高，金属粉末利用率高等特点。

主权项

1.一种利用增材制造成形复杂NiTi合金构件的方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)一种利用增材制造成形复杂NiTi合金构件的材料，其包括Ni元素和Ti元素，还包含Nb元素，Nb元素的原子百分比为x＝0～10％，Ni元素的原子百分比为A＝(100％‑x)/2±(0～6％)，Ti元素的原子百分比为Ni、Ti和Nb三种元素的原子百分比之和为100％，合金粉末的粒度为0.020～0.040mm；(2)在成形腔底部安装金属基板，以给成形NiTi合金复杂构件提供一个逐层堆积的生长平面，同时，在粉末高温熔化时还可以起到散热作用；(3)首先建立起NiTi合金复杂结构零件的CAD三维实体模型，利用切片技术将零件原型进行逐层切片，切片厚度为400～600μm，每一层切片都包含截面的几何信息，将NiTi合金结构件的三维数据信息转换成一系列的二维平面数据，提取每一层切片所产生的轮廓并根据切片轮廓设计合理的路径、激光扫描速度等工艺参数，沿由二维平面数据所确定的扫描轨迹生成每一层的数控加工程序，并传递给数控工作台；(4)加工前先把成形腔内的金属基板进行预热，成形时封闭成形腔，向成形腔内预先输入纯度为≥99.99％的氩气，使腔内氧含量小于60μL/L，避免粉末在激光熔化过程中发生氧化；(5)开启激光和数控设备，调出激光加工程序，点击运行按钮，高能激光束在计算机的控制下沿着每一层切片的轨迹进行扫描，作用在预先用铺粉刮刀在成形基板上所铺的粉末区域，激光扫描一层粉末后，工作台自动下降一个层厚高度，铺粉器再在已成形层上铺上一层粉末，然后激光束对新铺上的粉层进行加工，激光扫描方式为第n层水平方向循环扫描，第n+1层垂直于第n层扫描，第n+2层为垂直于第n+1层，且与第n层扫描方式相反的水平方向循环扫描，第n+3层垂直于第n+2层且与第n+1层扫描方向相反，第n+4层扫描方式同第n层，依次循环，n为从1开始的整数，重复以上成形过程，直至扫描完三维模型的所有切片层；(6)成形腔内温度下降后，操作工作台上升，把基台与零件一起取出，经过简单的喷砂处理即可把零件从基台上去掉，最终得到三维金属零件。