一种高熵合金泡沫状结构多束电子束增材制造方法与流程

技术特征：
1.一种高熵合金泡沫状结构多束电子束增材制造方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)筛选30～80μm按照预定比例配制的高熵合金粉末，进行雾化处理，真空保存；(2)通过计算机软件建立泡沫状结构的增材构件的立体模型，然后对“泡沫”工件模型进行切片分层；该“泡沫”工件包括按照需求分布的若干个圆球型a区域，相邻的两个圆球型a区域之间外切，相邻四个圆球型a区域之间留有空隙b；(3)以tc4钛合金作为基板，打磨清洗，焊前进行预热处理；(4)每层的粉末铺敷均包括位于圆球型a区域、空隙b内高熵合金粉末，按照该电子束扫描路径在圆球型a区域内完成扫描，空隙b不进行扫描，形成单层铺设；所述电子束扫描路径：将圆球型a区域划分为n道相互平行的带式分区，对每道带式分区依次按照预定方向进行扫描，直至圆球型a区域完全扫描完成，其中n为大于2的整数；(5)电子束发射箱的电子枪发射出的电子束在通过磁场作用从偏转线圈发射出时，被分成三条功率不同的偏转束流：电子束流ⅰ、ⅱ、ⅲ，然后采用s形扫描进行扫描高熵合金粉末；(6)根据上述步骤(2)、(3)、(4)(5)在基板上逐层铺设预定的层数，依据步骤(4)每层的粉末铺设方法依次向上叠加，且电子束扫描逐层旋转使层间相邻单层有旋转角度，获得高熵合金泡沫结构的初构件；(7)将高熵合金泡沫结构的初构件置于流量为20l/min的氩气保护气氛中进行热处理，得到高熵合金泡沫结构的构件。2.根据权利要求1所述的一种高熵合金泡沫状结构多束电子束增材制造方法，其特征在于，所述高熵合金为alcocrfeniti
0.5
高熵合金，由下列组分及其质量百分比组成：al：9.74～9.80％、co:21.27～21.32％、cr：18.75～18.82％、fe:20.19～20.26％、ni:21.18～21.23％、ti：8.63～8.68％。3.根据权利要求1所述的一种高熵合金泡沫状结构多束电子束增材制造方法，其特征在于，所述n道带式分区相互独立且平行方向与x轴向一致，电子束在每道带式分区相的走向以该道带式分区的左端为起点向右进行，形成熔池；每道带式分区在形成熔池后，电子束停留2～4s。4.根据权利要求1所述的一种高熵合金泡沫状结构多束电子束增材制造方法，其特征在于，电子束增材制造的工艺参数：电子枪的功率为2～4kw，电子束扫描速度为10～100mm/s，相邻扫描线间返回时间为4s，单层厚度为0.3～0.5mm。5.根据权利要求1所述的一种高熵合金泡沫状结构多束电子束增材制造方法，其特征在于，偏转束流的工艺参数：电子束流ⅰ直径d1、电子束流ⅱ直径d2以及电子束流ⅲ直径d3三者的关系满足：d1 d2≤d3；电子束流ⅰ、ⅱ、ⅲ三条电子束流的功率之和小于或等于电子枪的功率；电子束流ⅰ：功率为680～720w，直径d1为1～2mm；电子束流ⅱ：功率750～800w，直径d2为1～2mm；电子束流ⅲ：功率为1500～2000w，直径d3为3～4mm。6.根据权利要求1所述的一种高熵合金泡沫状结构多束电子束增材制造方法，其特征在于，偏转束流的分布：电子束流ⅰ、ⅱ的平列方式与增材方向垂直，电子束流ⅰ、ⅱ位于电子束流ⅲ的前端，距离为2～3mm，且电子束流ⅲ的光斑圆心位于电子束流ⅰ、ⅱ光斑圆心的中
垂线上。7.根据权利要求1所述的一种高熵合金泡沫状结构多束电子束增材制造方法，其特征在于，所述旋转角度为增材中心同轴旋转，旋转角度为10～90
°
。8.根据权利要求1所述的一种高熵合金泡沫状结构多束电子束增材制造方法，其特征在于，所述预热处理的过程如下：a1、增材制造前：采用预热装置对基板进行加热，使基板在30min内由室温加热至200～300℃，保持该温度15～30min，后进行增材制造；a2、增材制造过程中：采用预热装置持续对基板进行预热处理，预热温度为200～300℃；a3、增材制造结束：将预热装置的温度设置为150～200℃，保持该温度30～60min，后关闭预热装置。9.根据权利要求1所述的一种高熵合金泡沫状结构多束电子束增材制造方法，其特征在于，所述热处理包括固溶处理和时效处理，具体如下：b1、固溶处理：退火温度为850～950℃，退火时间为6～8h，然后采用炉冷冷却的方式进行冷却；b2、时效处理：时效温度为480～560℃，时效时间为4～8h，然后采用空冷冷却的方式进行冷却。10.根据权利要求1～9任一所述的一种高熵合金泡沫状结构多束电子束增材制造方法，其特征在于，上述预热处理采用预热装置，所述预热装置包括基本平台，所述基本平台上设置网状加热器，所述基准平台与网状加热器设置有隔热层，所述网状加热器放置基板，所述网状加热器通过交流接触器与温度数显调节仪相连接，所述温度数显调节仪与热电偶温度计连接，所述热电偶温度计连接基板。

技术总结
本发明公开了一种高熵合金泡沫状结构多束电子束增材制造方法，包括以下步骤：步骤一、按照预定比例配制高熵合金粉末；步骤二、建立泡沫状结构的增材构件的立体模型；步骤三、选用钛合金作为基板，并进行预热处理；步骤四、高熵合金粉末铺敷，按照电子束扫描路径在A区域内完成扫描；步骤五、电子束分成多束电子流进行扫描高熵合金粉末；步骤六、依据步骤二、三、四、五逐步扫描，到预定的层数；步骤七、在氩气保护气气氛中进行热处理，获得高熵合金泡沫状结构的构件。本发明制备得到的高熵合金泡沫状结构的构件实现了强度和韧性的要求。结构的构件实现了强度和韧性的要求。结构的构件实现了强度和韧性的要求。


技术研发人员：唐凯 李鹏一 秦鹤翔
受保护的技术使用者：南京联空智能增材研究院有限公司
技术研发日：2022.04.27
技术公布日：2022/8/5