本發(fā)明涉及一種納米粉末激光選擇性熔化增材制造系統(tǒng)及方法，適用于航空航天、微電子、微納結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
選擇性激光燒結(jié)技術(shù)是通過激光與粉末材料相互作用，利用逐層燒結(jié)原理，制造出目標(biāo)零件結(jié)構(gòu)體。常規(guī)粉末燒結(jié)采用微米尺度粉體，由于燒結(jié)粉末本身的尺寸限制，常規(guī)的選擇性激光燒結(jié)難以制造出精度較高的零部件。納米材料以其尺寸效應(yīng)，具有常規(guī)材料無法比擬的優(yōu)勢和特點。同時，也由于納米粉末尺寸效應(yīng)，納米材料具有較高的表面活化能及顯著的團(tuán)聚效應(yīng)。利用和克服納米材料自身由于尺寸而引發(fā)的效應(yīng)，將選擇性激光燒結(jié)技術(shù)與納米材料特性相結(jié)合，實現(xiàn)高精度選擇性燒結(jié)技術(shù)是目前增材制造技術(shù)亟待解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)在技術(shù)的不足，提供一種納米粉末激光選擇性熔化增材制造系統(tǒng)與方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種納米粉末激光選擇性熔化增材制造系統(tǒng)，包括單模光纖激光器、輸出光纖、QBH接頭、掃描振鏡、CCD攝像機(jī)、掃描控制線、控制計算機(jī)、涂布腔、輸送管路、涂布運動控制裝置、涂布刀、工作臺基體、升降裝置、支架、激光控制線，其中：支架上設(shè)置有掃描振鏡和升降裝置，工作臺基體安裝在升降裝置上，掃描振鏡位于工作臺基體上方，單模光纖激光器通過輸出光纖和QBH接頭與掃描振鏡相連，掃描振鏡和CCD攝像機(jī)通過掃描控制線與控制計算機(jī)連接，單模光纖激光器通過激光控制線與控制計算機(jī)連接，涂布腔通過輸送管路與涂布刀連接，涂步刀與控制計算機(jī)之間連接有涂布運動控制裝置。一種納米粉末激光選擇性熔化增材制造方法，采用納米分散技術(shù)將納米粉末分散在溶劑中，利用涂布刀將含有納米粉末的分散溶液涂布于基體表面，利用選擇性熔化增材制造系統(tǒng)對材料進(jìn)行燒結(jié)。具體實施步驟如下：步驟（1）：確定燒結(jié)用納米粉末材料、分散劑、溶液種類和比例；步驟（2）：將納米粉末、分散劑、溶液按比例混合均勻，并通過添加去離子水調(diào)節(jié)分散液粘度；步驟（3）：將步驟（2）中的混合溶液進(jìn)行超聲振動，形成納米分散液；步驟（4）：將步驟（3）中納米分散液裝入涂布腔；步驟（5）：安放涂布基材在工作臺基體上，調(diào)節(jié)涂布刀與被涂布基材間距，確定涂布刀輸出壓力；步驟（6）：開啟選擇性熔化增材制造系統(tǒng)，調(diào)節(jié)光斑尺寸；步驟（7）：將增材制造三維模型輸入控制計算機(jī)，在控制計算機(jī)的控制下，涂布刀在涂布基材上往復(fù)直線運動，進(jìn)行涂布，同時控制計算機(jī)控制單模光纖激光器和掃描振鏡進(jìn)行掃描；步驟（8）：當(dāng)掃描完一層后，通過升降裝置降低一定高度后，控制涂布刀鋪粉，進(jìn)行單模光纖激光器和掃描振鏡進(jìn)行掃描；步驟（9）：重復(fù)步驟（8），直至完成整個材料的加工。本發(fā)明中，基材導(dǎo)熱系數(shù)應(yīng)小于或等于被燒結(jié)材料。本發(fā)明中，納米材料為小于等于100納米的球體。本發(fā)明中，被燒結(jié)納米材料若為易氧化材料，納米分散液應(yīng)具有抗氧化或脫氧性。本發(fā)明的優(yōu)點在于：（1）本發(fā)明采用納米材料作為選擇性激光燒結(jié)材料，可提高選擇性激光燒結(jié)性能及表面質(zhì)量，可實現(xiàn)基材表面處理等。（2）本發(fā)明采用納米分散液方式分散納米粉末，溶劑具有脫氧性，可在空氣中燒結(jié)。附圖說明圖1為本發(fā)明所涉及的納米粉末激光選擇性熔化增材制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說明，但并不局限于此，凡是對本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍中。具體實施方式一：如圖1所示，本實施方式提供的納米粉末激光選擇性熔化增材制造系統(tǒng)由單模光纖激光器1、輸出光纖2、QBH接頭3、掃描振鏡4、CCD攝像機(jī)5、掃描控制線6、控制計算機(jī)7、涂布腔8、輸送管路9、涂布運動控制裝置10、涂布刀11、工作臺基體12、升降裝置13、零件14、支架15、激光控制線16構(gòu)成。支架15上設(shè)置有掃描振鏡4和升降裝置13，工作臺基體12安裝在升降裝置13上，掃描振鏡4位于工作臺基體12上方。單模光纖激光器1輸出光束質(zhì)量小于1.05的單模高斯激光束，通過輸出光纖2和QBH接頭3與掃描振鏡4相連，利用CCD攝像機(jī)5監(jiān)測整個掃面過程。掃描振鏡4和CCD攝像機(jī)5通過USB數(shù)據(jù)接口和掃描控制線6與控制計算機(jī)7相連。將配置好的納米分散液裝入涂布腔8中，通過輸送管路9將納米分散液傳輸?shù)酵坎嫉?1，在控制計算機(jī)7通過涂布運動控制裝置10的控制下，涂布刀11在工作臺基體12上的零件14上往復(fù)直線運動，進(jìn)行涂布。同時，控制計算機(jī)7控制單模光纖激光器1和掃描振鏡4進(jìn)行掃描。當(dāng)掃描完一層后，通過升降裝置13降低一定高度后，控制涂布刀11鋪粉，然后進(jìn)行逐層燒結(jié)。通過小光斑與納米粉相互作用，控制燒結(jié)表面質(zhì)量及形貌，實現(xiàn)高精度選擇性燒結(jié)工藝要求。具體實施方式二：本實施方式中，利用100nm銅納米粉、乙二醇、PVP（聚乙烯吡咯烷酮k30）、去離子水按一定比例混合配制分散液，通過納米粉末激光選擇性熔化增材制造系統(tǒng)涂布裝置涂布于高溫合金表面，在空氣環(huán)境中，采用1064nm波長激光，功率密度23.1W/mm2，掃描速度20mm/s工藝參數(shù)進(jìn)行掃描?？稍诟邷睾辖鹕现圃斐鲢~表面涂層，增加表面功能性、提高質(zhì)量。