[发明专利]增材制造方法、制备梯度薄膜材料的方法及设备

权利要求书

1.组织层晶粒大小可控的增材制造方法，所述组织层为N层，N≥2，包括以下步骤：

1)获得第一层组织层：以基体为阴极、沉积材料为阳极，利用电弧沉积加工将沉积材料沉积到基体的表面并形成第一层组织层；对所述第一层组织层进行滚压处理以控制所述第一层组织层的变形量和降低表面粗糙度；

2)获得第n层组织层，2≤n≤N：以获得第n-1层组织层后的基体为阴极、沉积材料为阳极，利用电弧沉积加工将沉积材料沉积到所述第n-1层组织层的表面并形成第n层组织层；对所述第n层组织层进行滚压处理以控制所述第n层组织层的变形量和降低表面粗糙度；

3)当N层组织层全部获得后得到坯体，然后对该坯体进行热处理；

其中，相邻两层组织层的晶粒粒度不相同和/或构成相邻两层组织层的沉积材料不相同；

所述热处理为再结晶退火。

2.如权利要求1所述的组织层晶粒大小可控的增材制造方法，其特征在于：每一层组织层包括至少两层沉积层，相邻两层沉积层的沉积方向不相平行。

3.制备梯度薄膜材料的方法，所述梯度薄膜材料包括基体和位于基体表面的组织层，所述组织层包括依次与所述基体连接的第一层组织层和第二层组织层，构成所述第一层组织层和第二层组织层的沉积材料不相同和/或所述第一层组织层和第二层组织层的晶粒粒度不相同，所述方法包括步骤：

1)获得第一层组织层：以基体为阴极、沉积材料为阳极，利用电弧沉积加工将沉积材料沉积到基体的表面并形成第一层组织层；对所述第一层组织层进行滚压处理以控制所述第一层组织层的变形量和降低表面粗糙度；

2)获得第二层组织层：以获得所述第一层组织层后的基体为阴极、沉积材料为阳极，利用电弧沉积加工将沉积材料沉积到所述第一层组织层的表面并形成第二层组织层；对所述第二层组织层进行滚压处理以控制所述第二层组织层的变形量和降低表面粗糙度；

3)对获得所述第二层组织层后的坯体进行热处理；所述热处理为再结晶退火；

其中，所述第一层组织层为奥氏体或铁素体；所述第二层组织层为奥氏体或铁素体；所述基体为合金钢板，其厚度为1-10mm；所述第一层组织层的厚度为20-200μm；所述第二层组织层的厚度为20-200μm。

4.如权利要求3所述的制备梯度薄膜材料的方法，其特征在于：所述第一层组织层和第二层组织层的晶粒粒度为10-100nm。

5.如权利要求3所述的制备梯度薄膜材料的方法，其特征在于：所述第一层组织层和第二层组织层均包括至少两层沉积层，相邻两层沉积层的沉积方向不相平行。

6.如权利要求3所述的制备梯度薄膜材料的方法，其特征在于：当所述组织层为铁素体时，对应的沉积材料为碳素钢；当所述组织层为奥氏体时，对应的沉积材料为301不锈钢或304不锈钢。

7.如权利要求3所述的制备梯度薄膜材料的方法，其特征在于：还包括使用复合沉积材料，所述复合沉积材料的下部为构成第一层组织层的沉积材料，上部为构成第二层组织层的沉积材料。

8.制备权利要求3-7之一所述的梯度薄膜材料的设备，所述梯度薄膜材料包括基体(4)和位于所述基体(4)表面的组织层，所述组织层由沉积材料(5)沉积而成，其特征在于：包括工作台(1)、电源(2)、沉积材料夹持部(3)、滚压机构(6)和控制机构，其中，所述电源(2)的阴极与所述工作台(1)上的所述基体(4)连接，所述电源(2)的阳极与夹持有所述沉积材料(5)的所述沉积材料夹持部(3)连接，所述控制机构包括控制所述沉积材料(5)移动路线的第一控制机构、控制所述沉积材料夹持部(3)更换所述沉积材料(5)的第二控制机构和控制所述滚压机构(6)对所述组织层进行滚压的第三控制机构；所述滚压机构(6)与所述沉积材料夹持部(3)之间的距离为30-100cm。