一种金属激光熔化增材制造方法

摘要

一种金属激光熔化增材制造方法，本发明通过在激光增材制造加工完每一层后，采用选区搅拌摩擦对单层激光凝固区改性，使凝固裂纹消除，并形成纳米晶。增材制造的每一层都进行激光熔化和搅拌摩擦，如此往复进行多层加工，从而制造出纳米晶高强韧无裂纹的复杂金属零部件。本发明中涉及的激光熔化增材制造方法包括基于粉床成形的选区激光熔化和基于激光同轴送粉的激光工程近净成形技术。其中所涉及的金属材料包括铝基、铜基、钛基、铁基、镍基、钴基等。选区搅拌摩擦可以将激光增材制造所产生的裂纹、球化、孔隙消除，提高成形质量；选区搅拌摩擦可将激光凝固组织中的网状碳化物破碎为弥散分布，并将组织调整为纳米晶。

主权项

一种金属激光熔化增材制造方法，其特征在于包括下述步骤：（1）金属激光熔化增材制造单层加工：根据所需金属零件形状，采用三维造型软件设计出零件的三维CAD模型，将文件的数据信息输送到激光增材制造装备；根据当前切片层信息，通过激光增材增材制造方法对切片层区域进行扫描熔化，同时通入惰性气体保护熔池；（2）搅拌摩擦单层加工：激光扫描完毕后，立即采用高速旋转平轴肩搅拌头，对激光熔化的区域进行选区搅拌摩擦加工，通过调控FSP转速和行进速度，使FSP塑性变形层厚度大于激光增材制造的单层层厚，从而使激光单层区所有裂纹弥合，网状碳化物弥散化，组织纳米化；搅拌摩擦加工完毕后，将搅拌头换成铣刀，对FSP形成的少量飞边进行切除，使加工层平整；（3）工作台下降一个切片层厚距离，重复（1）、（2），直至整个零件成形完毕；将成形零件从金属基板上取出，对成形零件进行后处理，获得所需复杂形状纳米晶高强韧无裂纹金属零件。