控加工程序?qū)崿F(xiàn)逐層激光熔覆，獲得一個(gè)熔覆截面，一層熔覆，激光頭上升一個(gè)切片厚度的高度再熔覆第2層，并使第2層與第I層冶金結(jié)合在一起，逐層熔覆，最終得到所需要形狀的三維鋁合金結(jié)構(gòu)件。
[0017]步驟I)所述的各粉末的質(zhì)量百分比為:A1:80.0，F(xiàn)e:3.0，Cu:2.0，S1:3.0，T1:
4.0，B: 3.0，Mn:1.5，C:2.0，Ce:1.5。
[0018]步驟2)所述基體材料為6系列鋁合金。
[0019]步驟3)使用的切片技術(shù)是基于CAD的三維實(shí)體模型切片技術(shù)，所述激光熔覆的工藝參數(shù)為:輸出功率3.5?5kW，光斑直徑5?8mm，掃描速度1200?2000mm/min，搭接率20% ?25%。
[0020]步驟4)所述高純氮?dú)饬髁繛??30L.mirT1，純度彡99.99%。
[0021]步驟5)所述單個(gè)熔覆層厚度為600?900 μ m。
[0022]具體地，步驟I)中，采用真空等離子旋轉(zhuǎn)電極霧化方法分別制備出Al、Fe、Cu、S1、T1、B、Mn、C和稀土 Ce共9種原料的粉末，各原料粉末純度彡99.99%，粒度0.050?0.250mm。本方法中使用激光3D打印技術(shù)制備鋁合金結(jié)構(gòu)件的材料，所述材料由下列質(zhì)量百分比的原料制成:A1:80.0，F(xiàn)e:3.0，Cu:2.0，S1:3.0，T1:4.0，B: 3.0，Mn:1.5，C:2.0，Ce:1.5，并采用球磨機(jī)均勻混合15小時(shí)，粉末混合均勻后放入120°C的烘干箱烘干5小時(shí)，再置于激光自動(dòng)送粉器中備用。
[0023]鋁合金基體選擇6063鋁合金，尺寸300mmX250mmX6mm，首先將鋁合金基體的表面用800 #棕剛玉砂紙打磨20分鐘，IXD拋光布拋光20分鐘，之后用7%的稀鹽酸酸洗30分鐘，再用清水清洗，將其放入高真空輝光等離子滲金屬設(shè)備中陰極上，抽真空到2X10_3pa，在電壓-800V，電流5A參數(shù)下清洗50分鐘，冷卻到室溫后取出，然后放入超聲波清洗器中用丙酮清洗40分鐘，冷卻到室溫后取出待用；
鋁合金成形件尺寸為250mmX200 mmX 100 mm，利用CAD的三維實(shí)體模型切片技術(shù)將連續(xù)的三維數(shù)模離散成具有800 μ m的層厚，按照順序進(jìn)行分層切片，將需要3D打印的結(jié)構(gòu)件的三維數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換成一系列二維數(shù)據(jù)，并根據(jù)切片輪廓設(shè)計(jì)一定的激光工藝參數(shù)，工藝參數(shù)采用:輸出功率4.2 kW，光斑直徑6 mm，掃描速度1400 mm/min，搭接率20% ;沿由二維平面數(shù)據(jù)所確定的掃描軌跡生成每一層的數(shù)控加工程序，傳遞給數(shù)控裝置；
將烘干的鋁合金基體置于氮?dú)獗Ｗo(hù)裝置內(nèi)，預(yù)先充入流量為5?30L.HiirT1的高純氮?dú)?彡99.99%)，使腔內(nèi)氧含量小于50 μ L / L ；
打開(kāi)激光自動(dòng)送粉器，激光束按照預(yù)定軌跡運(yùn)行，同時(shí)送粉裝置將混合粉末噴射到激光束產(chǎn)生的熔池中，形成與鋁合金基體冶金結(jié)合的激光熔覆層。通過(guò)每一層的數(shù)控加工程序?qū)崿F(xiàn)逐層激光熔覆，獲得一個(gè)熔覆截面，一層熔覆過(guò)后，激光頭上升一個(gè)切片層厚的高度，再熔覆第2層，并使第2層與第I層冶金結(jié)合在一起，就這樣逐層熔覆，最終得到所需要形狀的尺寸為250mmX200 mmX10 mm的鋁合金結(jié)構(gòu)件。
[0024]產(chǎn)品檢測(cè):從鋁合金3D打印件外表面可看出其表面光潔，顏色呈亮白色，形狀規(guī)則，無(wú)宏觀裂紋。將成形件做成截面分析其金相組織和掃描電鏡SEM可知，鋁合金成形件組織中無(wú)氣孔和裂紋，組織均勻，層與層之間呈冶金結(jié)合，采用維氏硬度計(jì)測(cè)量硬度為732HV0.025。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種使用激光3D打印技術(shù)制備鋁合金結(jié)構(gòu)件的方法，其特征在于:包括如下步驟: 1)采用真空等離子旋轉(zhuǎn)電極霧化方法分別制備出Al、Fe、Cu、S1、T1、B、Mn、C和稀土Ce共9種粉末，各粉末純度多99.99%，粒度0.050?0.250 mm，將上述各粉末一定的質(zhì)量百分比配制，并采用球磨機(jī)均勻混合12小時(shí)以上，粉末混合均勻后放入120°C的烘干箱烘干4小時(shí)以上，再置于激光自動(dòng)送粉器中備用； 2)將厚度大于5mm的鋁合金基體材料的表面用800#棕剛玉砂紙打磨20分鐘、IXD拋光布拋光20分鐘以上，用5%?10%的稀鹽酸酸洗20分鐘以上，用清水清洗，將鋁合金基體放入高真空輝光等離子滲金屬設(shè)備中陰極上，抽真空到1X1(T2 pa以上，在電壓-500?-900V，電流3?8A參數(shù)下清洗50分鐘，冷卻到室溫后取出，放入超聲波清洗器中用丙酮清洗30分鐘以上，冷卻到室溫后取出待用； 3)用切片技術(shù)將需要3D打印的結(jié)構(gòu)件的連續(xù)三維數(shù)模離散成層厚為600?900ym及順序的分層切片，將需要3D打印的結(jié)構(gòu)件的三維數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換成一系列二維數(shù)據(jù)，并根據(jù)切片輪廓設(shè)計(jì)一定的激光工藝參數(shù)，沿由二維平面數(shù)據(jù)所確定的掃描軌跡生成每一層的數(shù)控加工程序，傳遞給計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置； 4)將鋁合金基體放置在氮?dú)獗Ｗo(hù)裝置內(nèi)，預(yù)先充入一定流量的高純氮?dú)?，使氮?dú)獗Ｗo(hù)裝置腔內(nèi)氧含量小于50 μ L / L ； 5)運(yùn)行程序，激光束按照預(yù)定軌跡運(yùn)行，通過(guò)激光自動(dòng)送粉器，將步驟I)中的混合粉末噴射到激光束產(chǎn)生的熔池中，形成與基材冶金結(jié)合的激光熔覆層，通過(guò)每一層的數(shù)控加工程序?qū)崿F(xiàn)逐層激光熔覆，獲得一個(gè)熔覆截面，一層熔覆，激光頭上升一個(gè)切片厚度的高度再熔覆第2層，并使第2層與第I層冶金結(jié)合在一起，逐層熔覆，最終得到所需要形狀的三維鋁合金結(jié)構(gòu)件； 步驟I)所述的各粉末的質(zhì)量百分比為:A1:80.0，F(xiàn)e:3.0，Cu:2.0，S1:3.0，T1:4.0，B: 3.0，Mn:1.5，C:2.0，Ce:1.5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用激光3D打印技術(shù)制備鋁合金結(jié)構(gòu)件的方法，其特征是，步驟2)中所述基體材料為6系列鋁合金。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用激光3D打印技術(shù)制備鋁合金結(jié)構(gòu)件的方法，其特征是，步驟3)中使用的切片技術(shù)是基于CAD的三維實(shí)體模型切片技術(shù)，所述激光熔覆的工藝參數(shù)為:輸出功率3.5?5kW，光斑直徑5?8mm，掃描速度1200?2000mm/min，搭接率20%?25%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用激光3D打印技術(shù)制備鋁合金結(jié)構(gòu)件的方法，其特征是，步驟4)中所述高純氮?dú)饬髁繛??30L.min—1，純度彡99.99%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用激光3D打印技術(shù)制備鋁合金結(jié)構(gòu)件的方法，其特征是，步驟5)中所述單個(gè)熔覆層厚度為600?900 μ m?
6.一種使用激光3D打印技術(shù)制備鋁合金結(jié)構(gòu)件的材料，其特征在于:所述材料由下列質(zhì)量百分比的原料制成:A1:80.0，F(xiàn)e:3.0，Cu:2.0，S1:3.0，T1:4.0，B: 3.0，Mn:1.5，C:2.0，Ce:1.5ο
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的使用激光3D打印技術(shù)制備鋁合金結(jié)構(gòu)件的材料，其特征在于:各原料的粉末純度彡99.99%，粒度為0.050?0.250 mm。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種使用激光3D打印技術(shù)制備鋁合金結(jié)構(gòu)件的材料及方法，將CAD三維實(shí)體模型切片技術(shù)，數(shù)字編程技術(shù)，激光快速成形技術(shù)，材料合成技術(shù)等技術(shù)融合為一體，在無(wú)需任何專用模具和工裝條件下，在鋁合金基體上，以質(zhì)量百分比為：Al：80.0，F(xiàn)e：3.0，Cu：2.0，Si：3.0，Ti：4.0，B：3.0，Mn：1.5，C：2.0，Ce：1.5的粉末為原料通過(guò)激光束快速熔化、凝固進(jìn)行“多層熔覆堆積”，直接從零件數(shù)字模型一步完成高性能、全致密、高疲勞壽命等綜合性能好的鋁合金結(jié)構(gòu)件。該方法成本低、周期短、材料利用率高，適用于大型、復(fù)雜鋁合金結(jié)構(gòu)件的一體化快速成型制造，制備的零件形狀和大小不受限制，可以滿足結(jié)構(gòu)整體化的要求。
【IPC分類(lèi)】B22F3-105, C22C21-00, B22F1-00, B33Y70-00, B33Y10-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104759625
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510138884
【發(fā)明人】王成磊, 高波, 徐晉勇, 何勝軍, 朱文波
【申請(qǐng)人】桂林電子科技大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2015年3月27日...