功能梯度材料构件的激光熔覆自由成形技术

2023-06-15 历史故事版权反馈

【摘要】：一层成形后，喷嘴、激光束和供粉管相对工作台上升一个层高，再进行下一层截面的成形，如此循环便可实现功能梯度构件的三维自由成形。图4-21 三套供粉系统图4-22 功能梯度材料构件的激光熔覆自由成形系统框图图4-23 两种梯度分布a）FGM1 b）FGM2本章参考文献［23]中报道了用钛和碳化钛按梯度分布进行激光熔覆自由成形，所得梯度材料构件如图4-24所示，从此图可见，在自下而上的垂直方向，随着高度的增加，Ti的含量逐渐减少，TiC的含量逐渐增加。

功能梯度材料构件的激光熔覆自由成形采用Laser Engineered Net Shaping（LENS）技术（见图4-19），其中，大功率CO₂或Nd：YAG激光束通过反射镜和聚焦镜后，选择性地使经由供粉器的供粉管喷射至基板上的金属粉末熔化，形成不断扩大的小熔池，然后，迅速冷却而构成功能梯度材料构件的截面轮廓。通入保护气体（氩气）的作用是，遮蔽熔池，避免金属粉末熔化时发生氧化，并使粉末表面有更好的湿润性，以便层与层之间能更牢固地相互粘结。

当需要用两种或三种材料构成功能梯度材料构件时，则需设置两套（见图

图4-19 LENS技术原理图

4-20）［23]或三套（见图4-21）^［24]供粉系统。通过精确控制供粉系统在各个二维平面轨迹中不同位置上的不同粉材供给量，在激光熔覆过程中同步向熔池中送入不同材料配比的粉材，从而能成形功能梯度材料构件所需的截面层。一层成形后，喷嘴、激光束和供粉管相对工作台上升一个层高，再进行下一层截面的成形，如此循环便可实现功能梯度构件的三维自由成形。

图4-22是本章参考文献^［23]中采用的功能梯度材料构件的激光熔覆自由成形系统框图。其中的供粉系统可采用重力、流化、压差、振动和惰性运载气体并按照控制的输送率来运送粉材。