[发明专利]一种激光快速成型铼喷管的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种喷管的制备方法，特别是涉及一种激光快速成型铼喷管的制备方法。

技术背景

喷管是通过改变管段内壁的几何形状以加速气流的一种装置，多用于飞机、火箭等航空航天领域，通常喷管的工作条件苛刻，在非冷却条件下，喷管要直接承受2500～3600℃的高温、4～7MPa高压和1500～2500m/s的高速，而且需要承受含固态粒子燃气的冲刷、侵蚀作用，因而对材料的性能要求高，不仅要求材料承载能力强、而且要求耐热性能强。Re(铼)作为常用航空材料，具有较高的弹性模量、优良的抗拉强度、蠕变极限、持久强度和抗热冲击能力，从室温至2227℃，可经受10⁵次以上热疲劳循环而不失效，但是铼极易氧化形成Re₂O₇使铼脆化。

申请号为200810233086.7的中国专利公开了一种火箭发动机喷管的制备方法，它包括以下步骤：(1)制备所述火箭发动机喷管的毛坯和制备所述毛坯的芯棒；(2)在所述芯棒表面喷涂涂层后，对芯棒的表面进行磨削加工，并将磨削后的芯棒与所述毛坯进行配车；(3)将磨削后的芯棒与所述毛坯在压机上配装；然后将装配好的整体进行包套处理；(4)将包套处理好的整体在热等静压炉内进行热等静压处理；(5)热等静压处理后，去除包套材料和芯棒，再对附着涂层的喷管毛坯进行精加工得本发明产品。该发明方法不仅适用于内孔尺寸较大的喷管，而且适用于内孔尺寸较小且对涂层有特殊要求的喷管。

申请号为200810031043.0的中国专利公开了一种用粉末注射成形方法制备形状非常复杂的钼或钼合金喷管，将钼粉或钼合金粉和一种由石蜡-油-低分子耦合剂-高分子聚合物组成的多组元粘结剂混合制备成均匀的喂料，将喂料在注射机上注射出钼或钼合金喷管注射坯，将注射坯进行溶剂脱脂，控制溶剂脱脂率在50％～65％，溶剂脱脂坯然后在热脱脂炉中进行脱脂预烧，最后将热脱脂预烧后的样品进行高温烧结，所制备的钼喷管或钼合金喷管无变形，且性能稳定。

以上两种发明都可以制得高熔点的喷管，但是在制备过程不能避免粉末被氧化，从而使制得的材料脆性增大；制备过程需要模具，加工效率低。

发明内容

本发明的目的旨在克服现有技术的不足，提供一种激光快速成型铼喷管的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)用CAD画图软件设计出喷管的三维实体模型，并用离散程序将模型进行切片处理得实体模型的多层二维剖面，并保存为STL文件，将STL文件的数据传送到选择性激光熔化快速成型系统；

(2)将Re(铼)粉与有机粘接剂均匀混合放入3D打印机的粉末缸，有机粘接剂占混合物总量的10％～20％；

(3)向3D打印机的成型缸内通入保护气体；

(4)用铺粉辊在工作台面上均匀铺上一层厚度为0.08～0.3mm的混合粉末，预热工作台至100～200℃；

(5)设计激光的扫描速度为20～200mm/s，烧结温度为300～350℃，控制激光按照设计零件的第一层截面信息进行选择性烧结；

(6)在计算机控制下，工作平台下降一定高度，用铺粉辊继续均匀铺上一层厚度为0.08～0.3mm的混合粉末，激光束开始新一轮的扫描烧结；

(7)系统不断重复步骤6，直到堆积成三维实体零件；

(8)取出实体零件，在1000～1200℃高温下焙烧3～5h。

所述的Re(铼)粉的纯度为99％～99.999％，粒径为50目到500目，铼喷管的壁厚为2～5mm；保护气体是氮气、氢气或氩气。

本发明的优点：

(1)制备过程高度技术集成，实现了设计和制造的一体化，加工周期短，成本低，效率高，无需模具，操作简单，可实现批量生产。

(2)在制备过程采用保护气避免了粉体被氧化，制得的喷管具有优异的综合性能。

附图说明

图1为激光快速成型工艺的原理图。

10反光辊；20铺粉辊；30正成型零件；40未成型粉末；50成型缸；60粉末缸。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。

实施例1

一种激光快速成型铼喷管的制备方法，其特征在于包括以下步骤：