一种选区激光熔化成形金属材料的工艺开发方法与流程

技术特征：
1.一种选区激光熔化成形金属材料的工艺开发方法，其特征在于，包括步骤：s1、选择球形度在90％以上的待成形金属粉末；s2、测量待成形金属粉末的粒度分布，确定d50和d90的值，根据d50或d90的值设定选区激光熔化工艺的扫描层厚t；s3、设计关于激光功率p和扫描速度v的二维参数矩阵；s4、利用上述设计的扫描层厚t、激光功率p和扫描速度v的二维参数矩阵成形单道单层试样；s5、在成形的单道单层试样中筛选出成形形貌良好，成形性连续均匀的试样；s6、利用线切割沿垂直于扫描方向在步骤s5筛选出的试样中间部位切开，制备成金相试样，测量并计算金相试样的孔隙率η，筛选出孔隙率η最低的试样；s7、判断最低孔隙率η是否满足使用要求，若是，则执行步骤s8，若否，则返回步骤s3；s8、观察步骤s6中筛选出的孔隙率η最低的试样的内部组织，测量孔隙率η最低的试样的熔池深度d；s9、判断熔池深度d是否满足熔池深度d>扫描层厚t，若是，则执行步骤s10，若否，则返回步骤s3；s10、通过拟合和测量的方式确定孔隙率η最低的试样的熔池尺寸r，根据测得的熔池尺寸r和扫描层厚t计算出临界扫描间距h
′
；s11、根据临界扫描间距h
′
计算得到扫描间距h；s12、利用步骤s2中确定的扫描层厚t、步骤s6筛选出的孔隙率η最低的试样对应的激光功率p和扫描速度v、以及步骤s11中计算得到的扫描间距h成形方块试样，观察方块试样的成形性是否良好，若是，则开发完毕，若否，则返回步骤s3。2.根据权利要求1所述的选区激光熔化成形金属材料的工艺开发方法，其特征在于，在步骤s1中，采用扫描电镜观察待成形金属粉末的粉末形貌，所述待成形金属粉末为钛合金粉末、铝合金粉末、铜合金粉末、铁碳合金粉末的任一种，或者所述待成形金属粉末为高温合金粉末。3.根据权利要求1所述的选区激光熔化成形金属材料的工艺开发方法，其特征在于，在步骤s2中，采用激光粒度仪测量待成形金属粉末的粒度分布，设定扫描层厚t时，按照四舍五入法取d50或d90值的临近十的整数倍数值。4.根据权利要求1所述的选区激光熔化成形金属材料的工艺开发方法，其特征在于，步骤s3中设定的激光功率p的范围为50w～900w，扫描速度v的范围为300mm/s～1500mm/s。5.根据权利要求1所述的选区激光熔化成形金属材料的工艺开发方法，其特征在于，步骤s4中，成形的单道单层试样的长度为4～8mm。6.根据权利要求1所述的选区激光熔化成形金属材料的工艺开发方法，其特征在于，步骤s5中采用激光共聚焦显微镜观察成形的单道单层试样。7.根据权利要求1所述的选区激光熔化成形金属材料的工艺开发方法，其特征在于，步骤s6中利用阿基米德排水法测量并计算金相试样的孔隙率η。8.根据权利要求1所述的选区激光熔化成形金属材料的工艺开发方法，其特征在于，步骤s7中，最低孔隙率η满足η＜0.5％时，满足使用要求。9.根据权利要求1所述的选区激光熔化成形金属材料的工艺开发方法，其特征在于，步
骤s8中采用金相显微镜观察步骤s6中筛选出的孔隙率η最低的试样的内部组织。10.根据权利要求1所述的选区激光熔化成形金属材料的工艺开发方法，其特征在于，步骤s10中，临界扫描间距h
′
＝2(r
2-t2)
1/2
；步骤s11中，扫描间距h的范围为0.5h
′
～0.8h
′
。

技术总结
本发明涉及一种选区激光熔化成形金属材料的工艺开发方法，包括步骤：在待成形金属粉末球形度在90％以上的基础上，测量D50和D90的值，根据D50或D90的值设定SLM工艺的扫描层厚t；设计关于激光功率P和扫描速度v的二维参数矩阵；成形单道单层试样；观察成形的单道单层试样，筛选出成形形貌良好，成形性连续均匀的试样；利用线切割，沿垂直于扫描方向在筛选出的试样中间部位切开，制备成金相试样，测量并计算孔隙率η；观察孔隙率最低试样内部组织，测量其熔池深度d及熔池尺寸r；根据熔池尺寸r计算出临界扫描间距h


技术研发人员：王强 张士亨 高超峰 汤华平 饶衡 毕云杰
受保护的技术使用者：季华实验室
技术研发日：2022.03.15
技术公布日：2022/6/14