CN112589130B - 一种平台预热式防漏粉多通道电子束成型铺粉装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种平台预热式防漏粉多通道电子束成型铺粉装置及方法，该装置包括相互嵌合布设的预热平台和成型底座，成型底座可升降的安装在预热平台的下部，预热平台的上方设置有一个可移动的铺粉器；该方法包括步骤一、工作准备；二、预热平台的加热；三、铺粉；四、成型单层实体片层；五、重复步骤三至步骤四，直至待制备的合金材料样品的样品高度达到设定高度；六、取出制备好的合金材料样品。本发明采用了机械结构自密封方式，有效的避免了之前因采用石棉绳或密封圈高温下失效而导致的金属粉末在成形过程中漏粉的现象，便于获得稳定预热温场，有利于筛选出最优工艺和最优材料配比。

Description

一种平台预热式防漏粉多通道电子束成型铺粉装置及方法

技术领域

本发明属于电子束/激光增材制造技术领域，具体涉及一种平台预热式防漏粉多通道电子束成型铺粉装置及方法。

背景技术

电子束选区熔化技术(Electron Beam Selective Melting，EBSM)和选择性激光烧结技术(Selective Laser Sintering，SLS)是目前广泛应用的两种增材制造技术，其均以固体粉末材料为原料，采用计算机软硬件控制技术，可直接将三维CAD模型转化为实体。无论采用EBSM还是SLS工艺，送铺粉技术都直接影响着整个系统的结构尺寸，成型质量和工作效率。

目前的大多数的送铺粉技术仅能实现同次单种金属材料样品或零件的制备，对于多种金属材料样品或零件的同时烧结制备则无能为力，目前常见的快速成型送粉铺粉装置基本都是实现单种的粉末的制备，如公开号为CN101829782A、CN102126293A、CN101885062A、CN102029389A和CN101856724A的中国专利所涉及的铺粉装置都只能实现单种金属粉末的制备。而公开号为CN205798440U和CN108273996B的中国专利均提出了一种能够同时烧结多种金属粉末材料的快速成型铺粉装置，提高了增材制造设备的利用率和成型效率，但公开号为CN205798440U的中国专利所提出的装置每个成型单元都对应一个驱动装置，这样对于上百个成型单元就需要上百个驱动装置与此对应，并且需要在铺粉工作平台下留够足够的安装驱动装置的空间，导致了该机构比较占用空间，而且机构复杂，控制难度高，故障率也高。公开号为CN108273996B的中国专利提出的装置经过合理的简化机构有效的解决了以上问题，降低了控制难度，减少了故障率，同时又可以保证金属粉末的多通道制备，但是，以上装置在实际使用中只能成型不需要预热的金属粉末或者预热温度在1000℃以下的金属粉末，对于高温难熔金属，比如钨、钼、钽、及其相关合金粉末则无能为力，主要原因是高温金属成型一般需要稳定的高预热温度(≥1000℃)，来减少成型应力的产生，从而防止成型零件出现裂纹，而一般不锈钢材料很难耐受这么高的预热温度，最主要的是在高温下的成型孔密封圈或石棉绳密封会迅速失效，导致了成型粉末泄露，因此需要开发一种新型的可成型高温难熔金属粉末的装置来解决以上面临的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种平台预热式防漏粉多通道电子束成型铺粉装置，其采用了机械结构自密封方式，有效的避免了之前因采用石棉绳或密封圈高温下失效而导致的金属粉末在成形过程中漏粉的现象，同时可实现预热平台的均匀预热，便于获得稳定预热温场，能够满足高温难熔合金粉末稳定成形减少开裂的需求，实现了不同配比的金属元素混合粉末同时分别熔化烧结成型，同时相同配比的金属元素混合粉末采用不同的工艺进行分别熔化烧结成型，有效的提高了新材料新产品的开发效率，有利于筛选出最优工艺和最优材料配比。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种平台预热式防漏粉多通道电子束成型铺粉装置，其特征在于：包括相互嵌合布设的预热平台和成型底座，所述预热平台通过支撑框架安装在电子束成型设备的成型室内，所述成型底座可升降的安装在预热平台的下部，所述预热平台上设置有M个成型孔组，其中，M为正整数，每个所述成型孔组均包括N个成型孔，其中，N＝M，所述成型底座的上部设置有与成型孔相配合的成型柱，所述成型柱的数量与成型孔的数量相等且一一对应，所述成型柱嵌装在成型孔内，所述预热平台的下部还设置有环形沉孔，所述环形沉孔的数量与成型孔的数量相等且一一对应，每个所述环形沉孔均套设在与其对应的成型孔的外圈，所述成型底座的上部还设置有与环形沉孔相嵌合的环形凸起，所述环形凸起的数量与环形沉孔的数量相等且一一对应；

所述预热平台的上方设置有一个可移动的铺粉器，所述铺粉器上设置有M个与所述成型孔组相配合的粉仓。

上述的一种平台预热式防漏粉多通道电子束成型铺粉装置，其特征在于：所述成型室的顶部设置有电子枪，所述电子枪布设在预热平台的正上方。

上述的一种平台预热式防漏粉多通道电子束成型铺粉装置，其特征在于：所述支撑框架为矩形框，所述支撑框架底部的每个角上均支撑有一个立柱，所述支撑框架呈水平布设。

上述的一种平台预热式防漏粉多通道电子束成型铺粉装置，其特征在于：所述预热平台通过两个限位块安装在支撑框架的中部，所述限位块为由两个水平板和一个竖直板构成的Z型板，所述限位块的一个水平板通过螺栓安装在支撑框架的一个长边的上部，所述限位块的另一个水平板限位于预热平台的底部，所述限位块的竖直板限位于支撑框架的一个长边与预热平台之间；

所述支撑框架上安装有两个对预热平台进行限位的限位条，所述限位条沿支撑框架的宽度方向布设，所述限位条的两端分别通过螺栓安装在支撑框架的两个长边上，所述预热平台限位于两个限位条之间；

所述限位条的上端面与预热平台的上端面平齐。

上述的一种平台预热式防漏粉多通道电子束成型铺粉装置，其特征在于：所述成型底座的下部支撑有多个升降柱，所述成型底座的底部设置有两个供升降柱安装的连接件，两个所述连接件对称布设在成型底座的两侧下部，每个所述连接件的下部均安装有两个升降柱。

上述的一种平台预热式防漏粉多通道电子束成型铺粉装置，其特征在于：所述成型孔为圆形通孔，所述环形沉孔为圆环形沉孔，所述成型柱为圆柱，所述环形凸起为圆环形凸起；

所述成型孔、环形沉孔、成型柱和环形凸起均呈同轴布设，所述成型孔的孔壁与成型柱的外圆面之间、环形沉孔的外孔壁与环形凸起的外圆面之间、以及环形沉孔的内孔壁与环形凸起的内圆面之间均设置有1mm～2mm的预留间隙。

上述的一种平台预热式防漏粉多通道电子束成型铺粉装置，其特征在于：所述预热平台为正方形平台，所述成型柱的高度等于预热平台的厚度，所述环形凸起的高度等于环形沉孔的深度。

上述的一种平台预热式防漏粉多通道电子束成型铺粉装置，其特征在于：M＝N＞1，所述铺粉器中的每个所述粉仓内分别盛放不同成分配比的金属元素混合粉末。

同时，本发明还公开了一种利用平台预热式防漏粉多通道电子束成型铺粉装置制备合金材料样品的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、工作准备：将该平台预热式防漏粉多通道电子束成型铺粉装置安装在电子束成型设备的成型室内，将用于制备合金材料样品的M种不同成分配比的金属元素混合粉末分别放置在M个粉仓内；

步骤二、预热平台的加热：采用电子枪对平台预热式防漏粉多通道电子束成型铺粉装置中的预热平台进行加热，直至预热平台上的温度满足铺粉温度设定值；

步骤三、铺粉：控制成型底座下降一个单层实体片层厚度，控制铺粉器移动并向M个成型孔组内铺粉；

步骤四、成型单层实体片层：对每个成型孔组内的N个成型孔中铺设的粉末分别采用不同的扫描电流，同时以同一种扫描速度进行扫描成型；

或者对每个成型孔组内的N个成型孔中铺设的粉末以同一种扫描电流，分别采用不同的扫描速度进行扫描成型；

步骤五、重复步骤三至步骤四，直至待制备的合金材料样品的样品高度达到设定高度；

步骤六、取出制备好的合金材料样品：关闭电子枪(1)，当预热平台上的温度降低至设定温度阈值后，取出制备好的合金材料样品；其中，设定温度阈值的取值不大于100℃。

上述的方法，其特征在于：所述平台预热式防漏粉多通道电子束成型铺粉装置采用的材料为耐高温难熔金属材料。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明采用的平台预热式防漏粉多通道电子束成型铺粉装置，通过设置环形沉孔和环形凸起，能够使成型底座嵌设在预热平台的底部，能够实现预热平台和成型底座之间的机械自密封，因此当在预热平台上铺粉后，使得成型孔内的不同成分配比的金属元素混合粉末不会泄漏到成型底座的外部，有效的避免了之前因采用石棉绳或密封圈高温下失效而导致粉末在成型过程中漏粉的现象。

2、本发明采用的平台预热式防漏粉多通道电子束成型铺粉装置，通过在预热平台上设置M个成型孔组，同时在铺粉器上设置M个粉仓分别向M个成型孔组内铺粉，M个粉仓各自独立，使得多个合金材料样品在成型时共用一个铺粉平台，同时M个成型孔组内铺设的不同配比的金属元素混合粉末互不混淆，能够实现多个合金材料样品的一次成型，能有效提高铺粉质量和铺粉效率。

3、本发明采用的平台预热式防漏粉多通道电子束成型铺粉装置，通过使成型底座能够进行升降，能够通过控制成型底座的上升和下降，来控制成型柱伸入至成型孔内的长度，进而实现对成型孔有效深度的控制，保证铺粉厚度。

4、本发明采用平台预热式防漏粉多通道电子束成型铺粉装置的制备方法实现了不同配比的金属元素混合粉末同时分别熔化烧结成型，同时相同配比的金属元素混合粉末采用不同的工艺进行分别熔化烧结成型，有效的提高了新材料新产品的开发效率，有利于筛选出最优工艺和最优材料配比。

综上所述，本发明采用了机械结构自密封方式，有效的避免了之前因采用石棉绳或密封圈高温下失效而导致的金属粉末在成形过程中漏粉的现象，同时可实现预热平台的均匀预热，便于获得稳定预热温场，能够满足高温难熔合金粉末稳定成形减少开裂的需求，实现了不同配比的金属元素混合粉末同时分别熔化烧结成型，同时相同配比的金属元素混合粉末采用不同的工艺进行分别熔化烧结成型，有效的提高了新材料新产品的开发效率，有利于筛选出最优工艺和最优材料配比。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明平台预热式防漏粉多通道电子束成型铺粉装置的结构示意图。

图2为本发明没有前板的电子束成型室中平台预热式防漏粉多通道电子束成型铺粉装置的连接示意图。

图3为本发明预热平台的结构示意图。

图4为图3的A-A剖视图。

图5为图3的后视图。

图6为本发明成型底座的结构示意图。

图7为本发明预热平台和成型底座的连接关系示意图。

图8为本发明方法的流程框图。

附图标记说明:

1—电子枪； 2—成型室； 3—预热平台；

3-1—成型孔； 3-2—环形沉孔； 4—成型底座；

4-1—成型柱； 4-2—环形凸起； 5—铺粉器；

5-1—粉仓； 6—限位条； 7—限位块；

8—支撑框架； 9—立柱； 10—连接件；

11—升降柱。

具体实施方式

如图1至图7所示的一种平台预热式防漏粉多通道电子束成型铺粉装置，包括相互嵌合布设的预热平台3和成型底座4，所述预热平台3通过支撑框架8安装在电子束成型设备的成型室2内，所述成型底座4可升降的安装在预热平台3的下部，所述预热平台3上设置有M个沿预热平台3的纵向布设的成型孔组，其中，M为正整数，每个所述成型孔组均包括N个沿预热平台3的横向布设的成型孔3-1，其中，N＝M，所述成型底座4的上部设置有与成型孔3-1相配合的成型柱4-1，所述成型柱4-1的数量与成型孔3-1的数量相等且一一对应，所述成型柱4-1嵌装在成型孔3-1内，所述预热平台3的下部还设置有环形沉孔3-2，所述环形沉孔3-2的数量与成型孔3-1的数量相等且一一对应，每个所述环形沉孔3-2均套设在与其对应的成型孔3-1的外圈，所述成型底座4的上部还设置有与环形沉孔3-2相嵌合的环形凸起4-2，所述环形凸起4-2的数量与环形沉孔3-2的数量相等且一一对应；

所述预热平台3的上方设置有一个可移动的铺粉器5，所述铺粉器5上设置有M个与所述成型孔组相配合的粉仓5-1。

实际使用时，该平台预热式防漏粉多通道电子束成型铺粉装置采用的材料为耐高温难熔金属材料，如耐高温不锈钢310S，钨，钼等，预热平台3在预热后高温环境下不易变形，增加了成型的稳定性，避免了在成型过程中的高温环境引起的装置零部件变形，导致成型失败；该装置结构紧凑，空间占用率小，成型所需粉末量很少，有效的节约了高温难熔贵重粉末的用量，节省了新材料开发成本。

本实施例中，该平台预热式防漏粉多通道电子束成型铺粉装置采用的材料优选的为钼，钼的熔点为2623℃，在1800℃的高温下仍能保持良好的热稳定性，避免了在成型过程中的高温环境引起的装置零部件变形，导致成型失败。

需要说明的是，环形沉孔3-2和环形凸起4-2的设置，能够使成型底座4嵌设在预热平台3的底部，能够实现预热平台3和成型底座4之间的机械自密封，因此当在预热平台3上铺粉后，使得成型孔3-1内的不同成分配比的金属元素混合粉末不会泄漏到成型底座4的外部，有效的避免了之前因采用石棉绳或密封圈高温下失效而导致粉末在成型过程中漏粉的现象。

具体实施时，当M＞1时，通过在预热平台3上设置M个成型孔组，同时在铺粉器5上设置M个粉仓5-1分别向M个成型孔组内铺粉，M个粉仓5-1各自独立，使得多个合金材料样品在成型时共用一个铺粉平台，同时M个成型孔组内铺设的不同配比的金属元素混合粉末互不混淆，能够实现多个合金材料样品的一次成型，能有效提高铺粉质量和铺粉效率。

需要说明的是，通过使每个成型孔组均包括N个成型孔3-1，能够使每个粉仓5-1内的粉末可以铺设到与其对应的N个成型孔3-1内，这样可以设置N种不同的工艺对同种材料进行成型，有效的提高了新材料新产品的开发效率，有利于筛选出最优工艺和最优材料配比。

实际使用时，通过使成型底座4能够进行升降，能够通过控制成型底座4的上升和下降，来控制成型柱4-1伸入至成型孔3-1内的长度，进而实现对成型孔3-1有效深度的控制，保证铺粉厚度。

具体实施时，铺粉器5安装在预热平台3的上方，铺粉器5的底部设置有刮片，铺粉器5采用直线型伺服电机进行控制，相对于预热平台3进行横向平移。

如图2所示，本实施例中，所述成型室2的顶部设置有电子枪1，所述电子枪1布设在预热平台3的正上方。

实际使用时，电子枪1布设在预热平台3的正上方，电子枪1相对于预热平台3的位置固定，可将电子枪1发射的电子束均匀聚焦到预热平台3上，可形成稳定的预热温场，均匀温场更有利于稳定成型，成型室2内温度保持在1000℃以上，最高可达到1800℃，达到并满足高温难熔金属成型所需的温度场要求；同时又可精确聚焦在预热平台3的各个成型孔3-1上。

本实施例中，所述支撑框架8为矩形框，所述支撑框架8底部的每个角上均支撑有一个立柱9，所述支撑框架8呈水平布设。

实际使用时，预热平台3和成型底座4均呈水平布设，支撑框架8通过四个立柱9安装在成型室2内，所述立柱9与支撑框架8之间、以及立柱9与成型室2的底板之间均为螺栓连接。

本实施例中，所述预热平台3通过两个限位块7安装在支撑框架8的中部，所述限位块7为由两个水平板和一个竖直板构成的Z型板，所述限位块7的一个水平板通过螺栓安装在支撑框架8的一个长边的上部，所述限位块7的另一个水平板限位于预热平台3的底部，所述限位块7的竖直板限位于支撑框架8的一个长边与预热平台3之间；

所述支撑框架8上安装有两个对预热平台3进行限位的限位条6，所述限位条6沿支撑框架8的宽度方向布设，所述限位条6的两端分别通过螺栓安装在支撑框架8的两个长边上，所述预热平台3限位于两个限位条6之间；

所述限位条6的上端面与预热平台3的上端面平齐。

实际使用时，预热平台3的两侧底部分别开设有一个供限位块7的水平板卡装的卡槽，所述限位块7的底部不低于至预热平台3的下表面，通过将限位块7设置为Z型板，能够对预热平台3的两侧和底部均进行限位，保证预热平台3在使用过程中不会发生下移。

需要说明的是，限位条6为矩形平板，限位条6紧贴支撑框架8的上端面布设，限位条6的两端分别与支撑框架8的两侧平齐；当需要更换预热平台3时，只需要拆卸掉一个限位条6，即可将预热平台3取下进行更换。

具体实施时，限位条6的上端面与预热平台3的上端面平齐，能够保证当预热平台3进行均匀预热时，铺粉器5可平移至预热平台3的一侧，保证预热平台3充分预热。

本实施例中，所述成型底座4的下部支撑有多个升降柱11，所述成型底座4的底部设置有两个供升降柱11安装的连接件10，两个所述连接件10对称布设在成型底座4的两侧下部，每个所述连接件10的下部均安装有两个升降柱11。

实际使用时，升降柱11为液压升降柱，四个升降柱11采用同一个泵站进行控制，保证四个升降柱11能够进行同步升降，避免成型底座4在升降时发生倾斜。

具体实施时，连接件10沿成型底座4的纵向布设，连接件10紧贴成型底座4的下端面布设，连接件10的两端均伸出至成型底座4的外侧。

具体实施时，在电子束成型过程中，可通过电子束成型设备的计算机控制系统控制四个升降柱11对应的泵站实现对升降柱11下降，从而带动成型底座4的下降，控制直线型伺服电机驱动铺粉器5，按照设定的铺粉厚度使不同成分配比的金属元素混合粉末铺设到成型孔3-1内的成型柱4-1上进行扫描熔化，形成合金材料样品的单层实体片层，然后成型底座4继续下降进行下一次铺粉和扫描熔化成型，从而在高度方向上实现了金属元素混合粉末的单层实体片层的堆积，得到合金材料样品。

具体实施时，通过在成型底座4的底部设置有两个供升降柱11安装的连接件10，能够通过连接件10将成型底座4和升降柱11进行隔绝，避免成型底座4的温度传导到升降柱11，防止升降柱11温度过高引起热膨胀变形而降低升降精度。

如图3至图7所示，本实施例中，所述成型孔3-1为圆形通孔，所述环形沉孔3-2为圆环形沉孔，所述成型柱4-1为圆柱，所述环形凸起4-2为圆环形凸起；

所述成型孔3-1、环形沉孔3-2、成型柱4-1和环形凸起4-2均呈同轴布设，所述成型孔3-1的孔壁与成型柱4-1的外圆面之间、环形沉孔3-2的外孔壁与环形凸起4-2的外圆面之间、以及环形沉孔3-2的内孔壁与环形凸起4-2的内圆面之间均设置有1mm～2mm的预留间隙。

实际使用时，环形沉孔3-2的内径大于成型孔3-1的孔径。

具体实施时，1mm～2mm的预留间隙能够提高预热平台3升降的顺滑度，防止预热平台3升降阻力过大引起装置故障。

如图3至图5所示，本实施例中，所述预热平台3为正方形平台，所述成型柱4-1的高度等于预热平台3的厚度，所述环形凸起4-2的高度等于环形沉孔3-2的深度。

实际使用时，预热平台3的边长小于支撑框架8的内框宽度，环形沉孔3-2的深度优选的为预热平台3的厚度的一半。

具体实施时，成型底座4的横截面形状和尺寸分别与预热平台3的横截面形状和尺寸相同。

需要说明的是，通过将预热平台3设置为正方形平台，同时使N＝M，能够降低预热平台3在高温下发生变形的可能。

本实施例中，M＝N＞1，所述铺粉器5中的每个所述粉仓5-1内分别盛放不同成分配比的金属元素混合粉末。

实际使用时，M＝N＝5，铺粉器5中的每个所述粉仓5-1内分别盛放不同成分配比的金属元素混合粉末，能够使每个所述成型孔组中铺设的金属元素混合粉末的成分配比不一致，进而便于通过检测成型好的合金材料样品质量，进而选择出成型该合金材料所需的更优的金属元素混合粉末的成分配比。

如图8所示的一种利用平台预热式防漏粉多通道电子束成型铺粉装置制备W-Mo-Ta-Nb合金材料样品的方法，包括以下步骤：

步骤一、工作准备：将该平台预热式防漏粉多通道电子束成型铺粉装置安装在电子束成型设备的成型室2内，将用于制备W-Mo-Ta-Nb合金材料样品的5种不同成分配比的金属元素混合粉末分别放置在M个粉仓5-1内；

实际使用时，5种不同成分配比的金属元素混合粉末分别为：1.质量比含量为2.5％的W，质量比含量为58％的Ta，质量比含量为2％的Mo，质量比含量为37.5％的Nb；2.质量比含量为5％的W，质量比含量为55.5％的Ta，质量比含量为2％的Mo，质量比含量为37.5％的Nb；3.质量比含量为7.5％的W，质量比含量为53％的Ta，质量比含量为2％的Mo，质量比含量为37.5％的Nb；4.质量比含量为10％的W，质量比含量为50.5％的Ta，质量比含量为2％的Mo，质量比含量为37.5％的Nb；5.质量比含量为12.5％的W，质量比含量为48％的Ta，质量比含量为2％的Mo，质量比含量为37.5％的Nb。

实际使用时，进行合金材料样品的制备之前，首先利用三维CAD建模软件CATIA建立W-Mo-Ta-Nb合金材料样品的三维模型并导出存储为STL格式三维模型，然后利用分层软件Build Assembler沿STL格式三维模型的高度方向进行切片处理，得到切层ABF数据文件，再将该切层ABF数据文件导入电子束选区熔化成形设备的软件控制系统中并设定对应切层的制备工艺参数；W-Mo-Ta-Nb合金材料样品的尺寸为10mm×10mm×10mm(长×宽×高)；所述切层数据包括各切层截面的轮廓线信息和电子束扫描路径信息；经切片处理得到的各层切片厚度为50μm。

步骤二、预热平台的加热：采用电子枪1对平台预热式防漏粉多通道电子束成型铺粉装置中的预热平台3进行加热，直至预热平台3上的温度满足铺粉温度设定值1800℃；

实际使用时，电子枪1的预热温度范围在20℃～1800℃之间可控，预热平台3上设置有WRR型的铂铑热电偶，测温范围可到1800摄氏度。

步骤三、铺粉：控制成型底座4下降一个单层实体片层厚度，即50微米层厚，控制铺粉器5移动并向5个成型孔组内铺粉；

步骤四、成型单层实体片层：对每个成型孔组内的N个成型孔3-1中铺设的粉末分别采用10mA、15mA、20mA、25mA以及30mA的扫描电流，同时以200mm/s的扫描速度进行扫描成型；

步骤五、重复步骤三至步骤四，直至待制备的合金材料样品的样品高度达到设定高度，完成合金材料样品的制备；

步骤六、取出制备好的合金材料样品：关闭电子枪1，当预热平台3上的温度降低至100℃以下后，取出成型好的W-Mo-Ta-Nb合金材料样品，并筛选出成型质量最好的W-Mo-Ta-Nb合金材料样品。

实际使用时，当合金材料样品制备好之后，控制成型底座4持续下降，直至制备好的合金材料样品完全与预热平台3分离，进而可取出制备好的合金材料样品。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种平台预热式防漏粉多通道电子束成型铺粉装置，其特征在于：包括相互嵌合布设的预热平台(3)和成型底座(4)，所述预热平台(3)通过支撑框架(8)安装在电子束成型设备的成型室(2)内，所述成型底座(4)可升降的安装在预热平台(3)的下部，所述预热平台(3)上设置有M个成型孔组，其中，M为正整数，每个所述成型孔组均包括N个成型孔(3-1)，其中，N＝M，所述成型底座(4)的上部设置有与成型孔(3-1)相配合的成型柱(4-1)，所述成型柱(4-1)的数量与成型孔(3-1)的数量相等且一一对应，所述成型柱(4-1)嵌装在成型孔(3-1)内，所述预热平台(3)的下部还设置有环形沉孔(3-2)，所述环形沉孔(3-2)的数量与成型孔(3-1)的数量相等且一一对应，每个所述环形沉孔(3-2)均套设在与其对应的成型孔(3-1)的外圈，所述成型底座(4)的上部还设置有与环形沉孔(3-2)相嵌合的环形凸起(4-2)，所述环形凸起(4-2)的数量与环形沉孔(3-2)的数量相等且一一对应；

所述预热平台(3)的上方设置有一个可移动的铺粉器(5)，所述铺粉器(5)上设置有M个与所述成型孔组相配合的粉仓(5-1)。

2.按照权利要求1所述的一种平台预热式防漏粉多通道电子束成型铺粉装置，其特征在于：所述成型室(2)的顶部设置有电子枪(1)，所述电子枪(1)布设在预热平台(3)的正上方。

3.按照权利要求1所述的一种平台预热式防漏粉多通道电子束成型铺粉装置，其特征在于：所述支撑框架(8)为矩形框，所述支撑框架(8)底部的每个角上均支撑有一个立柱(9)，所述支撑框架(8)呈水平布设。

4.按照权利要求3所述的一种平台预热式防漏粉多通道电子束成型铺粉装置，其特征在于：所述预热平台(3)通过两个限位块(7)安装在支撑框架(8)的中部，所述限位块(7)为由两个水平板和一个竖直板构成的Z型板，所述限位块(7)的一个水平板通过螺栓安装在支撑框架(8)的一个长边的上部，所述限位块(7)的另一个水平板限位于预热平台(3)的底部，所述限位块(7)的竖直板限位于支撑框架(8)的一个长边与预热平台(3)之间；

所述支撑框架(8)上安装有两个对预热平台(3)进行限位的限位条(6)，所述限位条(6)沿支撑框架(8)的宽度方向布设，所述限位条(6)的两端分别通过螺栓安装在支撑框架(8)的两个长边上，所述预热平台(3)限位于两个限位条(6)之间；

所述限位条(6)的上端面与预热平台(3)的上端面平齐。

5.按照权利要求1所述的一种平台预热式防漏粉多通道电子束成型铺粉装置，其特征在于：所述成型底座(4)的下部支撑有多个升降柱(11)，所述成型底座(4)的底部设置有两个供升降柱(11)安装的连接件(10)，两个所述连接件(10)对称布设在成型底座(4)的两侧下部，每个所述连接件(10)的下部均安装有两个升降柱(11)。

6.按照权利要求1所述的一种平台预热式防漏粉多通道电子束成型铺粉装置，其特征在于：所述成型孔(3-1)为圆形通孔，所述环形沉孔(3-2)为圆环形沉孔，所述成型柱(4-1)为圆柱，所述环形凸起(4-2)为圆环形凸起；

所述成型孔(3-1)、环形沉孔(3-2)、成型柱(4-1)和环形凸起(4-2)均呈同轴布设，所述成型孔(3-1)的孔壁与成型柱(4-1)的外圆面之间、环形沉孔(3-2)的外孔壁与环形凸起(4-2)的外圆面之间、以及环形沉孔(3-2)的内孔壁与环形凸起(4-2)的内圆面之间均设置有1mm～2mm的预留间隙。

7.按照权利要求1所述的一种平台预热式防漏粉多通道电子束成型铺粉装置，其特征在于：所述预热平台(3)为正方形平台，所述成型柱(4-1)的高度等于预热平台(3)的厚度，所述环形凸起(4-2)的高度等于环形沉孔(3-2)的深度。

8.按照权利要求1所述的一种平台预热式防漏粉多通道电子束成型铺粉装置，其特征在于：M＝N＞1，所述铺粉器(5)中的每个所述粉仓(5-1)内分别盛放不同成分配比的金属元素混合粉末。

9.一种利用如权利要求8所述装置制备合金材料样品的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、工作准备：将该平台预热式防漏粉多通道电子束成型铺粉装置安装在电子束成型设备的成型室(2)内，将用于制备合金材料样品的M种不同成分配比的金属元素混合粉末分别放置在M个粉仓(5-1)内；

步骤二、预热平台的加热：采用电子枪对平台预热式防漏粉多通道电子束成型铺粉装置中的预热平台(3)进行加热，直至预热平台(3)上的温度满足铺粉温度设定值；

步骤三、铺粉：控制成型底座(4)下降一个单层实体片层厚度，控制铺粉器(5)移动并向M个成型孔组内铺粉；

步骤四、成型单层实体片层：对每个成型孔组内的N个成型孔(3-1)中铺设的粉末分别采用不同的扫描电流，同时以同一种扫描速度进行扫描成型；

或者对每个成型孔组内的N个成型孔(3-1)中铺设的粉末以同一种扫描电流，分别采用不同的扫描速度进行扫描成型；

步骤五、重复步骤三至步骤四，直至待制备的合金材料样品的样品高度达到设定高度；

步骤六、取出制备好的合金材料样品：关闭电子枪(1)，当预热平台(3)上的温度降低至设定温度阈值后，取出制备好的合金材料样品；其中，设定温度阈值的取值不大于100℃。

10.按照权利要求9所述的方法，其特征在于：所述平台预热式防漏粉多通道电子束成型铺粉装置采用的材料为耐高温难熔金属材料。

Images