CN111347044B - 一种金属毛细材料激光选区熔化制备工艺方法 - Google Patents

一种金属毛细材料激光选区熔化制备工艺方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111347044B
CN111347044B CN202010199406.2A CN202010199406A CN111347044B CN 111347044 B CN111347044 B CN 111347044B CN 202010199406 A CN202010199406 A CN 202010199406A CN 111347044 B CN111347044 B CN 111347044B
Authority
CN
China
Prior art keywords
capillary
preparation process
porous structure
laser
selective laser
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010199406.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111347044A (zh
Inventor
房立家
孙兵兵
张强
赵海生
张学军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aviation High Quality Materials Zhenjiang Supplementary Manufacturing Co ltd
Original Assignee
Aviation High Quality Materials Zhenjiang Supplementary Manufacturing Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aviation High Quality Materials Zhenjiang Supplementary Manufacturing Co ltd filed Critical Aviation High Quality Materials Zhenjiang Supplementary Manufacturing Co ltd
Priority to CN202010199406.2A priority Critical patent/CN111347044B/zh
Publication of CN111347044A publication Critical patent/CN111347044A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111347044B publication Critical patent/CN111347044B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • B22F3/11—Making porous workpieces or articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F5/10—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of articles with cavities or holes, not otherwise provided for in the preceding subgroups
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
    • B22F2003/247—Removing material: carving, cleaning, grinding, hobbing, honing, lapping, polishing, milling, shaving, skiving, turning the surface
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
    • B22F2003/248—Thermal after-treatment

Abstract

本发明一种金属毛细材料激光选区熔化制备工艺方法，包括S1、成型材料的选择；S2、激光扫描策略设置：S3、辅助成形结构设计：沿毛细多孔结构外层紧密连接致密实体结构；S4、工艺参数设置；S5、热处理；S6、化学腐蚀处理。本发明通过该优化的成形工艺，可制备高品质激光选区熔化成形的3D打印毛细多孔结构。通透效果可根据激光工艺参数的变化随意调节。提供了一种制备毛细多孔结构的优化工艺方案。

Description

一种金属毛细材料激光选区熔化制备工艺方法
技术领域
本发明涉及激光选区熔化领域，特别是涉及金属毛细材料激光选区熔化制备工艺方法。
背景技术
随着航空航天军工装备的飞速发展，对新材料、新工艺的开发提出更高要求。传统的金属毛细结构的制备工艺复杂，加工成本高昂，且毛细结构疏松，在使用过程中易于损坏。
发明内容
本发明的目的是提供一种金属毛细材料激光选区熔化制备工艺方法。
本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种金属毛细材料激光选区熔化制备工艺方法，包括以下步骤：
S1、成型材料的选择；
S2、激光扫描策略设置：采用无图案整体激光烧结的扫描策略；激光烧结时，采取优先烧结靠近出风口部位的方式，每烧结一层结束，再次铺粉后整个激光烧结面旋转角度0°-90°，根据实际应用情况调整旋转角度参数设置；
S3、辅助成形结构设计：沿毛细多孔结构外层紧密连接致密实体结构；
S4、工艺参数设置：包括毛细多孔实体填充工艺参数、辅助成形实体填充工艺参数；
S5、热处理：在高真空度条件下，处理完保温1小时，氩气快速冷却；
S6、化学腐蚀处理：毛细多孔结构打印成形后，通过线切割去除辅助成形结构部分，仅保留毛细多孔结构部分，通过不同配比的酸类腐蚀液对毛细多孔结构进行腐蚀，达到理想通透率后，将毛细多孔结构从腐蚀液中取出，浸于去离子水中2小时，取出后在烘箱中低温烘干。
进一步的，所述S1使用的毛细多孔材料包括铜、不锈钢、铁、镍、钛、钨、钼、铝以及难熔金属化合物等。
进一步的，所述S4打印层厚为0.02-0.10mm。
进一步的，所述S4中毛细多孔实体填充工艺参数包括：激光功率、激光扫描速度、填充间距。
进一步的，激光功率80W-500W，激光扫描速度为500-2000mm/s，填充间距0.1-0.3mm。
进一步的，所述S4中上表皮工艺参数、下表皮工艺参数、轮廓工艺参数以及尖角工艺参数应取消或激光功率设置为0。
进一步的，所述S5中不同材料热处理温度如下，铝合金毛细多孔结构200-300℃，镍基合金毛细多孔结构900-1100℃，铁基合金500-800℃，铜合金500-700℃，钛合金800℃。
进一步的，所述步骤S6中酸类腐蚀液包括HF、HCl、HNO3、H2SO4。
与现有技术相比，本发明金属毛细材料激光选区熔化制备工艺方法的有益效果是：通过该优化的成形工艺，可制备高品质激光选区熔化成形的3D打印毛细多孔结构。通透效果可根据激光工艺参数的变化随意调节。提供了一种制备毛细多孔结构的优化工艺方案。
附图说明
图1是毛细多孔结构示意图。
图2是添加辅助成形结构的毛细多孔结构示意图。
具体实施方式
一种金属毛细材料激光选区熔化制备工艺方法，包括以下步骤：
S1、成型材料的选择：使用激光选区熔化成形工艺制备的毛细多孔材料主要以铜、不锈钢、铁、镍、钛、钨、钼、铝以及难熔金属化合物等。
S2、激光扫描策略设置：为尽可能保持材料内部组织完整，孔隙具有较高的通透性，采用无图案整体激光烧结的扫描策略。激光烧结时，溅射的金属蒸汽冷凝物会沿着风向落于平整的金属粉床上，采取优先烧结靠近出风口部位的方式，可避免将金属冷凝物再次熔化造成零件内部熔合不良的现象。每烧结一层结束，再次铺粉后整个激光烧结面旋转角度0°-90°不等，根据实际应用情况调整旋转角度参数设置。
S3、辅助成形结构设计：激光选区熔化直接打印毛细多孔结构不易成形，因此，设计辅助成形结构是非常有必要的。如图1所示，沿毛细多孔结构外层紧密连接致密实体结构，可辅助毛细结构在打印过程中不翘曲、变形、外凸，确保打印成形。
S4、工艺参数设置：打印毛细多孔结构过程中，主要应用到几项工艺指令，包括：毛细多孔实体填充工艺参数、辅助成形实体填充工艺参数。
打印层厚为0.02-0.10mm，实体填充工艺参数包括：激光功率、激光扫描速度、填充间距等。该优化后的工艺方法选用激光功率80W-500W，较小的功率可以适用于小层厚精细毛细多孔结构，较大的功率适用于大层厚粗大且通透性较好的毛细多孔结构。激光扫描速度为500-2000mm/s，较低的激光扫描速度可以提高激光能量密度，使材料组织致密，避免层间熔合不良现象。填充间距0.1-0.3mm。上表皮工艺参数、下表皮工艺参数、轮廓工艺参数以及尖角工艺参数应取消或激光功率设置为0。
S5、热处理：在高真空度条件下，不同材料热处理温度如下，铝合金毛细多孔结构200-300℃，镍基合金毛细多孔结构900-1100℃，铁基合金500-800℃，铜合金500-700℃，钛合金800℃，保温1小时，氩气快速冷却。
S6、化学腐蚀处理：毛细多孔结构打印成形后，通过线切割去除辅助成形结构部分，仅保留毛细多孔结构部分，如图2所示。通过不同配比的酸类腐蚀液(HF、HCl、HNO3、H2SO4等)对毛细多孔结构进行腐蚀，控制腐蚀液浓度及腐蚀时间。达到理想通透率后，将毛细多孔结构从腐蚀液中取出，浸于去离子水中2小时，取出后在烘箱中低温烘干。
本发明通过该优化的成形工艺，可制备高品质激光选区熔化成形的3D打印毛细多孔结构。通透效果可根据激光工艺参数的变化随意调节。提供了一种制备毛细多孔结构的优化工艺方案。所制备的金属毛细结构可在机械装备、仪器设备等方面起到缓冲、减重、隔热(抗热震)、液气分离(过滤与净化)、催化、自润滑的作用。该技术不需要使用其他辅助设备，仅通过激光选区熔化设备即可直接成形。解决了传统制备工艺，良品率低且生产周期长，工序繁琐等问题。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种金属毛细材料激光选区熔化制备工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、成型材料的选择；
S2、激光扫描策略设置：采用无图案整体激光烧结的扫描策略；激光烧结时，采取优先烧结靠近出风口部位的方式，每烧结一层结束，再次铺粉后整个激光烧结面旋转角度0°-90°，根据实际应用情况调整旋转角度参数设置；
S3、辅助成形结构设计：沿毛细多孔结构外层紧密连接致密实体结构；
S4、工艺参数设置：包括毛细多孔实体填充工艺参数、辅助成形实体填充工艺参数；
S5、热处理：在高真空度条件下，处理完保温1小时，氩气快速冷却；
S6、化学腐蚀处理：毛细多孔结构打印成形后，通过线切割去除辅助成形结构部分，仅保留毛细多孔结构部分，通过不同配比的酸类腐蚀液对毛细多孔结构进行腐蚀，达到理想通透率后，将毛细多孔结构从腐蚀液中取出，浸于去离子水中2小时，取出后在烘箱中低温烘干。
2.根据权利要求1所述的金属毛细材料激光选区熔化制备工艺方法，其特征在于：所述S1使用的毛细多孔材料包括铜、不锈钢、铁、镍、钛、钨、钼、铝以及难熔金属化合物。
3.根据权利要求1所述的金属毛细材料激光选区熔化制备工艺方法，其特征在于：所述S4打印层厚为0.02-0.10mm。
4.根据权利要求1所述的金属毛细材料激光选区熔化制备工艺方法，其特征在于：所述S4中毛细多孔实体填充工艺参数包括：激光功率、激光扫描速度、填充间距。
5.根据权利要求4所述的金属毛细材料激光选区熔化制备工艺方法，其特征在于：激光功率80W-500W，激光扫描速度为500-2000mm/s，填充间距0.1-0.3mm。
6.根据权利要求1所述的金属毛细材料激光选区熔化制备工艺方法，其特征在于：所述S4中上表皮工艺参数、下表皮工艺参数、轮廓工艺参数以及尖角工艺参数应取消或激光功率设置为0。
7.根据权利要求1所述的金属毛细材料激光选区熔化制备工艺方法，其特征在于：所述S5中不同材料热处理温度如下，铝合金毛细多孔结构200-300℃，镍基合金毛细多孔结构900-1100℃，铁基合金500-800℃，铜合金500-700℃，钛合金800℃。
8.根据权利要求1所述的金属毛细材料激光选区熔化制备工艺方法，其特征在于：所述步骤S6中酸类腐蚀液包括HF、HCl、HNO3、H2SO4。
CN202010199406.2A 2020-03-20 2020-03-20 一种金属毛细材料激光选区熔化制备工艺方法 Active CN111347044B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010199406.2A CN111347044B (zh) 2020-03-20 2020-03-20 一种金属毛细材料激光选区熔化制备工艺方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010199406.2A CN111347044B (zh) 2020-03-20 2020-03-20 一种金属毛细材料激光选区熔化制备工艺方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111347044A CN111347044A (zh) 2020-06-30
CN111347044B true CN111347044B (zh) 2021-09-07

Family

ID=71188905

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010199406.2A Active CN111347044B (zh) 2020-03-20 2020-03-20 一种金属毛细材料激光选区熔化制备工艺方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111347044B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111842893A (zh) * 2020-07-20 2020-10-30 航发优材(镇江)增材制造有限公司 一种激光选区熔化成形制备薄壁不规则环形件的工艺方法
CN111842897A (zh) * 2020-07-20 2020-10-30 航发优材(镇江)增材制造有限公司 一种激光选区熔化成形点阵结构的工艺方法
CN112916877B (zh) * 2021-01-27 2021-11-09 华中科技大学 一种多孔发汗金属结构的高质量激光选区熔化成形方法
CN114472919B (zh) * 2021-12-21 2023-05-30 航发优材(镇江)增材制造有限公司 一种多孔金属薄网结构成形工艺
CN117600494B (zh) * 2024-01-24 2024-04-02 安庆瑞迈特科技有限公司 一种提高3d打印准直器耐腐蚀性和强度的打印方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012210159A1 (de) * 2012-06-15 2013-12-19 Deutsche Institute für Textil-und Faserforschung Denkendorf Stiftung des öffentlichen Rechtes Verfahren zur Herstellung eines Strömungsleitkörpers einer Vorrichtung zur synthetischen Faserherstellung und Strömungsleitkörper hierfür
CN107790719A (zh) * 2017-11-13 2018-03-13 成都优材科技有限公司 基于激光选区熔化的金属精细多孔结构成型方法
CN109351970A (zh) * 2018-11-16 2019-02-19 北京遥感设备研究所 一种毛细结构3d打印制造方法
CN110523985A (zh) * 2019-09-20 2019-12-03 航发优材(镇江)增材制造有限公司 一种激光选区熔化制备导向叶片的工艺

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012210159A1 (de) * 2012-06-15 2013-12-19 Deutsche Institute für Textil-und Faserforschung Denkendorf Stiftung des öffentlichen Rechtes Verfahren zur Herstellung eines Strömungsleitkörpers einer Vorrichtung zur synthetischen Faserherstellung und Strömungsleitkörper hierfür
CN107790719A (zh) * 2017-11-13 2018-03-13 成都优材科技有限公司 基于激光选区熔化的金属精细多孔结构成型方法
CN109351970A (zh) * 2018-11-16 2019-02-19 北京遥感设备研究所 一种毛细结构3d打印制造方法
CN110523985A (zh) * 2019-09-20 2019-12-03 航发优材(镇江)增材制造有限公司 一种激光选区熔化制备导向叶片的工艺

Also Published As

Publication number Publication date
CN111347044A (zh) 2020-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111347044B (zh) 一种金属毛细材料激光选区熔化制备工艺方法
CN105714353B (zh) 一种在高熵合金表面生成复合氧化物纳米管阵列的方法
EP1991824B1 (en) Method for forming a surface layer on a substrate
CN101845652B (zh) 一种微弧氧化膜层的制备方法
CN111842897A (zh) 一种激光选区熔化成形点阵结构的工艺方法
JP2009099371A (ja) 燃料電池用電極の製造方法
CN103938130A (zh) 纳米多孔镍块体的制备方法
CN113134630B (zh) 一种镍钛形状记忆合金构件及其制备方法
CN109396436A (zh) 一种纯钛3d打印增材制造方法
CN108480621A (zh) 一种利用球形铼粉成形铼构件的方法
CN111825478B (zh) 基于多孔碳材料的碳化钽涂层及其制备方法
CN109352279A (zh) 一种tc4钛合金圆-t形锻件的模锻成形方法
CN114226755B (zh) 金属-陶瓷复合点阵制造方法及金属-陶瓷复合点阵结构
CN101532776B (zh) 一种采用滚浆成型工艺制具有y2o3抗侵蚀涂层坩埚的方法
US20230039200A1 (en) Laser additive manufacturing method for producing porous layers
CN111850327B (zh) 一种基于选择性溶解的多孔NiTi合金的制备方法及产品
CN114472919B (zh) 一种多孔金属薄网结构成形工艺
JP2006269579A (ja) 固体電解コンデンサ及び固体電解コンデンサ用陽極材料の製造方法
CN114015903B (zh) 一种高孔隙率黑色孔状金属薄膜的制备方法
CN111180721A (zh) 一种层状锰基钠离子电池正极材料的制备方法
CN115979030A (zh) 一种异形金属热管及其制备方法
CN111636056A (zh) 靶材的制备方法
CN112226727A (zh) 一种表面梯度纳米多孔铜膜的制备方法
CN109402718A (zh) 一种纳米多孔银的制备方法
CN107059063B (zh) 一种制备AlFeMnTiZr高熵合金的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant