CN112935277A - 一种多级互连微孔金属发汗结构的激光选区熔化成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于先进制造技术领域，并具体公开了一种多级互连微孔金属发汗结构的激光选区熔化成形方法，其首先利用简单的数模布尔运算形成具有一级微孔特征信息的发汗结构打印数模，在激光选区熔化成形过程中，一方面基于一级微孔特征信息直接成形一级微孔；另一方面通过使激光扫描间距大于激光熔覆线宽度，直接在相邻激光熔覆线之间成形二级微孔；同时，通过增大激光束能量输入，直接在激光熔覆线底部形成气孔式三级微孔。本发明所提供的方法，不仅数模预处理运算量小，也无需金属粉末预处理和打印后处理，可高效实现各类复杂金属发汗结构的整体成形，且发汗结构所含微孔的伸展方向多样、互连性强，确保了发汗冷却能力的均匀、稳定。

Description

一种多级互连微孔金属发汗结构的激光选区熔化成形方法

技术领域

本发明属于先进制造技术领域，更具体地，涉及一种多级互连微孔金属发汗结构的激光选区熔化成形方法。

背景技术

随着国际形势日趋复杂，进一步提升国防飞行装备的超远距离飞行能力与超高速突防能力迫在眉睫。为此，必须提供高效、可靠的飞行热防护技术。发汗冷却是现阶段飞行装备防热增效的研究热点，其原理可概括为：(1)在飞行装备表面设置比表面积极大的互连微孔金属结构；(2)飞行过程中，通过压力驱动冷却介质进入互连微孔结构并排出，不仅有效带走装备内部热量，还可在装备表面形成隔热膜，从而阻隔气动加热、减小飞行阻力。

尽管发汗冷却应用前景显著，但由于飞行装备外形结构日益复杂，传统加工方法越来越难以满足金属发汗结构的高精度、快速制造需求。激光选区熔化(Selective lasermelting，SLM)是一种新兴的激光3D打印技术，通过对逐层预铺的金属粉末施加选择性的激光熔化与堆积，可实现各类复杂金属零部件的高性能、短周期、整体成形，为互连微孔金属发汗结构的高精度、快速制造提供了新方案。

目前，采用SLM技术打印多孔金属结构的公开报道已有很多，其中最常用的方法是预先在零件三维模型中设计孔洞，并在SLM打印时仅熔化并致密堆积三维模型的非孔洞区域。例如，申请号为201310688053.2的专利申请提供了一种铝合金周期性点阵多孔结构的快速成形制造方法，该方法首先通过CAD软件构建基于多孔点阵单元的周期性点阵多孔结构的三维模型；然后，控制激光束根据多孔三维模型选择性地熔化铝合金粉末从而得到多孔结构。由于金属发汗结构的微孔通常尺寸极小(数微米～数百微米)、数量极多，采用上述方法进行三维模型设计和激光扫描轨迹生成时的运算量极大、耗时极长，制造成本较高。

在金属粉末原料中掺杂发泡剂或类似物质，是多孔金属结构SLM打印的另一种常用方法。例如，申请号为202010629890.8专利申请提供了一种多孔钽植入体SLM制备方法，该方法首先通过高速球磨与均质复合方式，将纳米钽氢化物组装粘合在球形钽粉末表面；SLM成形时，激光熔池中纳米钽氢化物因高温分解形成氢气并爆破溢出，在成形钽表面形成微纳米级多孔结构。然而，此类方法不仅导致制造工序增多，发泡剂等掺杂物质一旦控制不当还可能在产品内部形成有害夹杂。

对SLM打印产品进行适当的后处理，也能够获得多孔金属结构。例如，申请号为201811547852.7专利申请公开了一种跨尺度多孔镍结构的制备方法，该方法将SLM打印后的镍铝、镍硅、镍锌材料置于适当的脱合金液中，对铝/硅/锌进行选择性腐蚀从而形成多孔结构。显然，此类方法也会延长制造周期，且不利于微孔形状与尺寸的精确控制。

除上述方法之外，一些研究者还通过适当调控SLM工艺参数直接获得多孔结构。例如，申请号为201710843050.X专利申请公开了一种多孔铝合金的激光增材制造方法，该方法一方面使同一粉末层内的激光熔覆线平行、间隔设置，另一方面使相邻粉末层的激光熔覆线相互垂直设置，从而无需在三维数模中预设孔洞就能直接打印出多孔结构。但是，此种方法形成的微孔主要沿打印方向伸展，且相邻微孔因激光熔覆层的阻隔而难以互连，导致产品的发汗冷却能力在不同方向上呈现显著差异。

综上，虽然已有大量多孔金属结构的SLM成形方案被提出，但均难以满足互连微孔金属发汗结构的高质量、短周期成形需求。因此，开发一种三维数模预处理运算量小、加工流程简单、微孔伸展方向多样且互连性好的金属发汗结构SLM成形新方法，具有重要意义。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种多级互连微孔金属发汗结构的激光选区熔化(SLM)成形方法，旨在解决现有SLM技术成形多孔金属结构易出现的三维数模预处理运算量大、加工流程复杂、微孔伸展方向单一、微孔互连性差的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种多级互连微孔金属发汗结构SLM成形方法，其包括如下步骤：

(1)构建发汗结构原始数模和发汗结构原始数模包络长方体空间，在原始数模包络长方体空间内设计第一组微柱阵列数模和第二组微柱阵列数模，

(2)将发汗结构原始数模先后与第一组微柱阵列数模和第二组微柱阵列数模做布尔减运算，得到具有一级微孔特征信息的发汗结构打印数模，

(3)根据步骤(2)中发汗结构打印数模生成SLM激光扫描路径，其中，同一金属粉末层内的激光扫描轨迹设置为相互平行，相邻金属粉末层之间的激光扫描轨迹设置为相互垂直，

(4)开始SLM成形，在成形过程中，根据一级微孔特征信息直接成形垂直于3D打印方向伸展的一级微孔，并且，对于每一金属粉末层，均使相邻激光扫描轨迹的扫描间距大于激光熔覆线宽度，形成沿3D打印方向伸展的二级微孔，此外，还通过增大激光束的能量输入使激光熔池底部产生小孔，利用小孔因自身不稳定而周期性崩溃所导致的熔池底部气体卷入效应，在每一条激光熔覆线的底部自然形成气孔式三级微孔，

(5)完成SLM打印，获得多级互连微孔金属发汗结构。

进一步的，步骤(1)中，构建发汗结构原始数模和发汗结构原始数模包络长方体空间具体包括如下子步骤：

(11)设计发汗结构原始数模，该原始数模仅包含发汗结构的外形信息，

(12)确定发汗结构原始数模在SLM打印坐标系中的空间位置与朝向，

(13)读取发汗结构原始数模在SLM打印坐标系X、Y、Z轴的最大取值X_max、Y_max、Z_max与最小取值X_min、Y_min、Z_min，以(X_min，Y_min，Z_min)、(X_min，Y_max，Z_min)、(X_min，Y_max，Z_max)、(X_min，Y_min，Z_max)、(X_max，Y_min，Z_min)、(X_max，Y_max，Z_min)、(X_max，Y_max，Z_max)、(X_max，Y_min，Z_max)为特征点构建发汗结构原始数模包络长方体空间。

进一步的，步骤(12)中，确定发汗结构原始数模在SLM打印坐标系中的空间位置与朝向时，SLM打印坐标系选为笛卡尔坐标系，其Z轴平行于3D打印方向，X、Y轴垂直于Z轴。

进一步的，步骤(1)中，第一组微柱阵列数模和第二组微柱阵列数模均由一系列相互平行、伸展方向垂直于Z轴、贯穿原始数模包络长方体空间的圆柱体单元组成，并且，第一组微柱阵列数模和第二组微柱阵列数模所含的圆柱体单元相互垂直。

进一步的，第一组微柱阵列数模所含的圆柱体单元大小相同，并且直径为50μm～300μm，相邻圆柱体单元的间距为0.5mm～2mm，

第二组微柱阵列数模所含的圆柱体单元结构相同，并且直径为50μm～300μm，相邻圆柱体单元的间距为0.5mm～2mm。

进一步的，SLM打印过程中，对于每一金属粉末层，均使激光扫描的扫描间距与激光熔覆线宽度的差值为20μm～300μm。

进一步的，SLM打印过程中，使激光熔覆线的底部形成气孔式三级微孔的激光束功率能根据以下公式确定：

式中，P为激光束功率，v为激光束扫描速度，d为激光光斑直径，T_Layer为金属粉末层厚，T_b为金属粉末材料的沸点，单位为K，k为金属粉末材料的导热系数，单位为W·m^-1·K^-1，D_t为金属粉末材料的热扩散系数，单位为m²·s^-1，η为金属粉末材料的激光吸收率。

总体而言，本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

1.本发明仅要求发汗结构原始数模包含外形信息，不需要直接设计复杂微孔结构，同时，仅通过简单几何体，比如圆柱体单元的空间阵列以及发汗结构原始数模与微柱阵列的简单布尔运算，就能获得包含“一级微孔”特征信息的发汗结构打印数模。因此，数模预处理运算量小，对软硬件系统要求低，有助于降低制造成本。

2.本发明通过在SLM成形过程中增大激光束能量输入使激光熔池底部产生小孔，利用小孔因自身不稳定而周期性崩溃所导致的熔池底部气体卷入效应，在激光熔覆线底部形成气孔式“三级微孔”。通过激光熔覆线在同一金属粉末层内的平行、间隔设置和相邻金属粉末层之间的垂直设置，形成“二级微孔”。因此，既不需要对金属粉末原料进行预处理，也不需要对SLM成形产品进行后处理，就能获得金属发汗结构，加工工艺流程简单，制造效率高。

3.利用本发明方法能成功制造具有多级微孔结构的金属发汗结构：其中，“一级微孔”的伸展方向与3D打印方向垂直，“二级微孔”的伸展方向与3D打印方向平行，“三级微孔”则为气孔，有效避免了现有技术容易出现的微孔伸展方向单一的问题；另一方面，“三级微孔”位于激光熔覆线底部，可以有效地连通激光熔覆线两侧的“二级微孔”，“一级微孔”也可以与“二级微孔”、“三级微孔”相互穿插，有效提升了微孔结构的互连程度。因此，利用本发明方法制造的金属发汗结构具有均匀的发汗冷却能力。

4.本发明在大量工艺研究基础上，进一步给出了许多重要过程参数的优选范围，如微孔阵列圆柱体单元的直径与间距、扫描间距与激光熔覆线宽的差值、形成“三级微孔”的激光能量输入范围等，使得金属发汗结构的发汗冷却能力更加稳定，且可根据实际需要灵活调控。

5.本发明对金属发汗结构的外形没有限制，且适用于包含镍基高温合金、钛合金、钴基高温合金等在内的各类常用金属发汗材料体系，普适性极强。

附图说明

图1是本发明实施例所提供的多级互连微孔金属发汗结构的SLM成形流程图。

图2是本发明实施例的发汗金属结构原始数模预处理方法示意图；

图3是本发明实施例的采用SLM成形发汗金属结构时的激光扫描路径示意图；

图4是本发明实施例的采用SLM成形发汗金属结构时激光扫描间距和激光熔覆线宽的相对关系示意图；

图5是本发明实施例的采用SLM成形发汗金属结构时利用小孔效应形成“三级微孔”的过程示意图；

图6是采用本发明实施例的获得的发汗金属结构的微孔分布示意图；

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1-发汗结构原始数模；2-原始数模包络长方体空间；3-第一组微柱阵列数模；4-第二组微柱阵列数模；5-发汗结构打印数模；6-一级微孔特征信息；7-激光扫描轨迹；8-激光熔覆线；9-激光束；10-熔池；11-熔池小孔；12-熔池气体卷入；13-三级微孔；14-二级微孔；15-一级微孔。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提出的一种多级互连微孔金属发汗结构SLM成形方法，制造流程如图1所示，图1是本发明实施例所提供的多级互连微孔金属发汗结构的SLM成形流程图，由图可知，包括如下步骤：

1)通过CAD软件设计发汗结构原始数模；该原始数模仅包含发汗结构的外形信息，不包含微孔信息；

2)确定发汗结构原始数模在SLM打印坐标系中的空间位置与朝向；其中，SLM打印坐标系选为笛卡尔坐标系，其Z轴平行于3D打印方向，X、Y轴垂直于Z轴；

3)读取发汗结构原始数模在SLM打印坐标系X、Y、Z轴的最大取值X_max、Y_max、Z_max与最小取值X_min、Y_min、Z_min；并以(X_min，Y_min，Z_min)、(X_min，Y_max，Z_min)、(X_min，Y_max，Z_max)、(X_min，Y_min，Z_max)、(X_max，Y_min，Z_min)、(X_max，Y_max，Z_min)、(X_max，Y_max，Z_max)、(X_max，Y_min，Z_max)为特征点构建发汗结构原始数模包络长方体空间；

4)在原始数模包络长方体空间内，设计第一组微柱阵列数模和第二组微柱阵列数模；其中，两组微柱阵列数模均由一系列相互平行、伸展方向垂直于Z轴、贯穿原始数模包络长方体空间的圆柱体单元组成；第一组微柱阵列数模和第二组微柱阵列数模所含的圆柱体单元相互垂直；第一组微柱阵列数模所含的圆柱体单元，其直径为50～300μm；相邻圆柱体单元的间距为0.5～2mm；第二组微柱阵列数模所含的圆柱体单元，其直径为50～300μm；相邻圆柱体单元的间距为0.5～2mm。其中，两组微柱阵列数模所含的圆柱体单元的直径为50～300μm，这样尺寸设置具有的效果是：将一级微孔的直径控制在10～200μm，满足发汗结构对微孔尺寸的要求。相邻圆柱体单元的间距为0.5～2mm，这样尺寸设置的效果是：在维持发汗性能的前提下,合理控制“一级微孔”数量，避免影响数模处理效率。

5)将发汗结构原始数模先后与第一组微柱阵列数模和第二组微柱阵列数模做布尔减运算，即从发汗结构原始数模中抠除其与第一组、第二组微柱阵列数模重叠的区域，得到具有“一级微孔”特征信息的发汗结构打印数模；

6)根据发汗结构打印数模生成SLM激光扫描路径，其中，同一金属粉末层内的激光扫描轨迹平行设置，相邻金属粉末层之间的激光扫描轨迹垂直设置；

7)无需对金属粉末进行发泡剂掺杂等预处理，直接开始SLM成形，在成形过程中：

i)根据“一级微孔”特征信息直接成形垂直于3D打印方向伸展的“一级微孔”，即SLM成形过程中，激光根据“一级微孔”特征信息，仅扫描熔化“一级微孔”特征区域以外的其他区域，使得“一级微孔”直接成形；

ii)对于每一金属粉末层，均使相邻激光扫描轨迹的间距(扫描间距)大于激光熔覆线宽度，从而得到沿3D打印方向伸展的“二级微孔”；

iii)通过增大激光束的能量输入使激光熔池底部产生小孔，利用小孔因自身不稳定而周期性崩溃所导致的熔池底部气体卷入效应，在每一条激光熔覆线的底部都形成气孔式“三级微孔”；

SLM打印过程中，对于每一金属粉末层，均使扫描间距与激光熔覆线宽度的差值为20～300μm，优选为50μm～200μm。其中，扫描间距与激光熔覆线宽度的差值为20～300μm，优选为50μm～200μm，这样设置的效果是:将二级微孔的直径控制在10～200μm，满足发汗结构对微孔尺寸的要求。

8)SLM打印完成，获得多级互连微孔金属发汗结构。SLM打印过程中，使激光熔覆线的底部形成气孔式“三级微孔”的激光束功率输入可根据以下公式确定：

式中，P为激光束功率、v为激光束扫描速度、d为激光光斑直径、T_Layer为金属粉末层厚、T_b为金属粉末材料的沸点(单位：K)、k为金属粉末材料的导热系数(单位：W·m^-1·K^-1)、D_t为金属粉末材料的热扩散系数(单位：m²·s^-1)、η为金属粉末材料的激光吸收率。

其中，第一组微柱阵列数模和第二组微柱阵列数模中的微柱就是“柱子”，通过原始数模和微柱的布尔减运算，把这些“柱子”从原始数模抠出来，形成“微孔”。所谓布尔减运算中A-B的意思是：从A当中，把A和B的重叠区域减掉。

为了更进一步说明本发明方法，下面通过具体实施例进一步详细的说明。

实施例1

本实施例提供了一种GH4169镍基高温合金发汗结构的SLM成形方法，具体包括如下步骤：

(1)图2是本发明实施例的发汗金属结构原始数模预处理方法示意图，如图2所示，首先，通过CAD软件设计发汗结构原始数模1，发汗结构原始数模1仅包含发汗结构的外形信息，不包含微孔信息。然后，确定发汗结构原始数模1在SLM打印坐标系中的空间位置与朝向；其中，SLM打印坐标系选为笛卡尔坐标系，其Z轴平行于3D打印方向，X、Y轴垂直于Z轴；进一步地，读取发汗结构原始数模1在SLM打印坐标系X、Y、Z轴的最大取值X_max、Y_max、Z_max与最小取值X_min、Y_min、Z_min，并以(X_min，Y_min，Z_min)、(X_min，Y_max，Z_min)、(X_min，Y_max，Z_max)、(X_min，Y_min，Z_max)、(X_max，Y_min，Z_min)、(X_max，Y_max，Z_min)、(X_max，Y_max，Z_max)、(X_max，Y_min，Z_max)为特征点构建发汗结构原始数模包络长方体空间2；进一步地，在原始数模包络长方体空间2内，设计第一组微柱阵列数模3，其由一系列相互平行、伸展方向沿X轴、贯穿原始数模包络长方体空间的圆柱体单元组成；圆柱体单元的直径为100μm，相邻圆柱体单元的间距为1mm；同时，在原始数模包络长方体空间2内，设计第二组微柱阵列数模4，其由一系列相互平行、伸展方向沿Y轴、贯穿原始数模包络长方体空间的圆柱体单元组成；圆柱体单元的直径为100μm，相邻圆柱体单元的间距为1mm；将发汗结构原始数模1先后与第一组微柱阵列数模3和第二组微柱阵列数模4做布尔减运算，得到具有一级微孔特征信息6的发汗结构打印数模5；

2)根据发汗结构打印数模5生成SLM激光扫描路径；其中，同一金属粉末层内的激光扫描轨迹7平行设置；相邻金属粉末层之间的激光扫描轨迹7垂直设置，图3是本发明实施例的采用SLM成形发汗金属结构时的激光扫描路径示意图，由图可知，第N层金属粉末层的激光扫描方向保持一致，第N+1层金属粉末层的激光扫描方向在第N层金属粉末层的激光扫描方向的基础上顺时针旋转90度，第N+2层金属粉末层的激光扫描方向又在第N+1层金属粉末层的激光扫描方向的基础上顺时针旋转90度，依次类推，使得同一金属粉末层内的激光扫描轨迹7平行设置；相邻金属粉末层之间的激光扫描轨迹7垂直设置。

3)无需对金属粉末进行发泡剂掺杂等预处理，直接开始SLM成形，在成形过程中：

i)根据一级微孔特征信息6直接成形垂直于3D打印方向伸展的一级微孔15；

ii)图4是本发明实施例的采用SLM成形发汗金属结构时激光扫描间距和激光熔覆线宽的相对关系示意图，如图4所示，对于每一金属粉末层，均使相邻激光扫描轨迹7的间距(扫描间距H)与激光熔覆线8宽度D的差值为100μm，从而得到沿3D打印方向伸展的二级微孔14；

iii)图5是本发明实施例的采用SLM成形发汗金属结构时利用小孔效应形成三级微孔的过程示意图，如图5所示，通过增大激光束9的能量输入使激光熔池10底部产生熔池小孔11，利用熔池小孔11因自身不稳定而周期性崩溃所导致的熔池气体卷入12，在每一条激光熔覆线8的底部都形成气孔式三级微孔13。其中，激光束9的激光束功率能量输入满足：

式中，P为激光束功率、v为激光束扫描速度、d为激光光斑直径、T_Layer为金属粉末层厚、T_b为金属粉末材料的沸点(单位：K)、k为金属粉末材料的导热系数(单位：W·m^-1·K^-1)、D_t为金属粉末材料的热扩散系数(单位：m²·s^-1)、η为金属粉末材料的激光吸收率。

4)SLM打印完成，获得多级互连微孔GH419镍基高温合金发汗结构，其微孔分布特征如图6所示，图6是采用本发明实施例的获得的发汗金属结构的微孔分布示意图，由图可知，金属发汗结构的“一级微孔”的伸展方向与3D打印方向垂直，“二级微孔”的伸展方向与3D打印方向平行，“三级微孔”则为气孔，有效避免了现有技术容易出现的微孔伸展方向单一的问题；另一方面，“三级微孔”位于激光熔覆线底部，可以有效地连通激光熔覆线两侧的“二级微孔”，“一级微孔”也与“二级微孔”、“三级微孔”相互穿插，有效提升了微孔结构的互连程度。

实施例2

本实施例提供了一种TC4钛合金发汗结构的SLM成形方法，具体包括如下步骤：

1)首先，通过CAD软件设计发汗结构原始数模1；该原始数模仅包含发汗结构的外形信息，不包含微孔信息；然后，确定发汗结构原始数模1在SLM打印坐标系中的空间位置与朝向；其中，SLM打印坐标系选为笛卡尔坐标系，其Z轴平行于3D打印方向，X、Y轴垂直于Z轴；

进一步地，读取发汗结构原始数模1在SLM打印坐标系X、Y、Z轴的最大取值X_max、Y_max、Z_max与最小取值X_min、Y_min、Z_min，并以(X_min，Y_min，Z_min)、(X_min，Y_max，Z_min)、(X_min，Y_max，Z_max)、(X_min，Y_min，Z_max)、(X_max，Y_min，Z_min)、(X_max，Y_max，Z_min)、(X_max，Y_max，Z_max)、(X_max，Y_min，Z_max)为特征点构建发汗结构原始数模包络长方体空间2；

进一步地，在原始数模包络长方体空间2内，设计第一组微柱阵列数模3，其由一系列相互平行、伸展方向沿X轴、贯穿原始数模包络长方体空间的圆柱体单元组成；圆柱体单元的直径为150μm，相邻圆柱体单元的间距为2mm；同时，在原始数模包络长方体空间2内，设计第二组微柱阵列数模4，其由一系列相互平行、伸展方向沿Y轴、贯穿原始数模包络长方体空间的圆柱体单元组成；圆柱体单元的直径为150μm，相邻圆柱体单元的间距为2mm；将发汗结构原始数模1先后与第一组微柱阵列数模3和第二组微柱阵列数模4做布尔减运算，得到具有“一级微孔”特征信息6的发汗结构打印数模5；

2)根据发汗结构打印数模5生成SLM激光扫描路径；其中，同一金属粉末层内的激光扫描轨迹7平行设置；相邻金属粉末层之间的激光扫描轨迹7垂直设置；

3)无需对金属粉末进行发泡剂掺杂等预处理，直接开始SLM成形，在成形过程中：

i)根据“一级微孔”特征信息6直接成形垂直于3D打印方向伸展的“一级微孔”15；

ii)对于每一金属粉末层，均使相邻激光扫描轨迹7的间距(扫描间距H)与激光熔覆线8宽度D的差值为200μm，从而得到沿3D打印方向伸展的“二级微孔”14；

iii)通过增大激光束9的能量输入使激光熔池10底部产生小孔11，利用小孔11因自身不稳定而周期性崩溃所导致的熔池底部气体卷入效应12，在每一条激光熔覆线8的底部都形成气孔式“三级微孔”13；其中，激光束9的能量输入满足：

式中，P为激光束功率、v为激光束扫描速度、d为激光光斑直径、T_Layer为金属粉末层厚、T_b为金属粉末材料的沸点(单位：K)、k为金属粉末材料的导热系数(单位：W·m^-1·K^-1)、D_t为金属粉末材料的热扩散系数(单位：m²·s^-1)、η为金属粉末材料的激光吸收率。

4)SLM打印完成，获得多级互连微孔TC4钛合金发汗结构。本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种多级互连微孔金属发汗结构SLM成形方法，其特征在于，其包括如下步骤：

(1)构建发汗结构原始数模和发汗结构原始数模包络长方体空间，在原始数模包络长方体空间内设计第一组微柱阵列数模和第二组微柱阵列数模，

(2)将发汗结构原始数模先后与第一组微柱阵列数模和第二组微柱阵列数模做布尔减运算，得到具有一级微孔特征信息的发汗结构打印数模，

(3)根据步骤(2)中发汗结构打印数模生成SLM激光扫描路径，其中，同一金属粉末层内的激光扫描轨迹设置为相互平行，相邻金属粉末层之间的激光扫描轨迹设置为相互垂直，

(4)开始SLM成形，在成形过程中，根据一级微孔特征信息直接成形垂直于3D打印方向伸展的一级微孔，并且，对于每一金属粉末层，均使相邻激光扫描轨迹的扫描间距大于激光熔覆线宽度，形成沿3D打印方向伸展的二级微孔，此外，还通过增大激光束的能量输入使激光熔池底部产生小孔，利用小孔因自身不稳定而周期性崩溃所导致的熔池底部气体卷入效应，在每一条激光熔覆线的底部自然形成气孔式三级微孔，

(5)完成SLM打印，获得多级互连微孔金属发汗结构。

2.如权利要求1所述的一种多级互连微孔金属发汗结构SLM成形方法，其特征在于，步骤(1)中，构建发汗结构原始数模和发汗结构原始数模包络长方体空间具体包括如下子步骤：

(11)设计发汗结构原始数模，该原始数模仅包含发汗结构的外形信息，

(12)确定发汗结构原始数模在SLM打印坐标系中的空间位置与朝向，

(13)读取发汗结构原始数模在SLM打印坐标系X、Y、Z轴的最大取值X_max、Y_max、Z_max与最小取值X_min、Y_min、Z_min，以(X_min，Y_min，Z_min)、(X_min，Y_max，Z_min)、(X_min，Y_max，Z_max)、(X_min，Y_min，Z_max)、(X_max，Y_min，Z_min)、(X_max，Y_max，Z_min)、(X_max，Y_max，Z_max)、(X_max，Y_min，Z_max)为特征点构建发汗结构原始数模包络长方体空间。

3.如权利要求2所述的一种多级互连微孔金属发汗结构SLM成形方法，其特征在于，步骤(12)中，确定发汗结构原始数模在SLM打印坐标系中的空间位置与朝向时，SLM打印坐标系选为笛卡尔坐标系，其Z轴平行于3D打印方向，X、Y轴垂直于Z轴。

4.如权利要求3所述的一种多级互连微孔金属发汗结构SLM成形方法，其特征在于，步骤(1)中，第一组微柱阵列数模和第二组微柱阵列数模均由一系列相互平行、伸展方向垂直于Z轴、贯穿原始数模包络长方体空间的圆柱体单元组成，并且，第一组微柱阵列数模和第二组微柱阵列数模所含的圆柱体单元相互垂直。

5.如权利要求4所述的一种多级互连微孔金属发汗结构SLM成形方法，其特征在于，第一组微柱阵列数模所含的圆柱体单元大小相同，并且直径为50μm～300μm，相邻圆柱体单元的间距为0.5mm～2mm，

第二组微柱阵列数模所含的圆柱体单元结构相同，并且直径为50μm～300μm，相邻圆柱体单元的间距为0.5mm～2mm。

6.如权利要求5所述的一种多级互连微孔金属发汗结构SLM成形方法，其特征在于，SLM打印过程中，对于每一金属粉末层，均使激光扫描的扫描间距与激光熔覆线宽度的差值为20μm～300μm。

7.如权利要求6所述的一种多级互连微孔金属发汗结构SLM成形方法，其特征在于，SLM打印过程中，使激光熔覆线的底部形成气孔式三级微孔的激光束功率能根据以下公式确定：

式中，P为激光束功率，v为激光束扫描速度，d为激光光斑直径，T_Layer为金属粉末层厚，T_b为金属粉末材料的沸点，单位为K，k为金属粉末材料的导热系数，单位为W·m^-1·K^-1，D_t为金属粉末材料的热扩散系数，单位为m²·s^-1，η为金属粉末材料的激光吸收率。

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