[发明专利]增材制造用孔隙对比试块及其制造方法

说明书

本发明提供一种增材制造用孔隙对比试块的制造方法，包括：提供粉末状的增材制造使用的基体金属材料；提供颗粒状的内置缺陷材料，所述内置缺陷材料的密度与所述基体金属材料的密度不同，并且所述内置缺陷材料的粒径通过模拟孔隙的大小来确定；在容器内铺贴所述基体金属材料，并且根据模拟孔隙的百分比含量，在预定层数铺设所述内置缺陷材料，形成粉末坯料；对所述粉末坯料进行压制成型，得到所述对比试块。本发明还提供一种增材制造用孔隙对比试块。上述增材制造用孔隙对比试块可以用于增材制造零件CT检测过程中孔隙缺陷的检测精度的校准。

技术领域

本发明涉及一种增材制造用孔隙对比试块，还涉及该增材制造用孔隙对比试块的制造方法。

背景技术

增材制造是以金属粉末、颗粒或金属丝材为原料，通过CAD模型预分层处理，采用高功率激光束熔化堆积生长，直接从CAD模型一步完成高性能构件的“近终成形”的制造方法。

由于原料和成型工艺的影响，增材制造零件中不可避免的存在着各种缺陷，内部冶金缺陷将显著影响材料的性能。孔隙缺陷是金属3d打印零件中经常出现的一种微观缺陷，通常呈弥散性分布，孔隙尺寸从几个微米到上百微米不等。孔隙率是指单位体积内孔隙缺陷的体积百分比，是用来衡量孔隙缺陷严重程度的一个重要指标。孔隙在零件使用过程中容易造成应力集中，成为裂纹源，降低材料的使用寿命，对零件的质量和性能有着致命的影响，因此如何对这些微观缺陷进行检测，尤其是定量检测，是3d无损检测技术领域的一大难点。

金属3d打印零件的孔隙缺陷的无损检测目前大多采用CT检测技术完成，CT技术也即计算层析成像技术，该技术可以获得试样的断层扫描信息，通过图像重建，对试样进行断面分析、内部结构分析、尺寸测量、无损检测等分析研究。

然而，检测的方法与检测设备是否可靠，能否检查发现出设计规定大小的缺陷，必须事先制作出超声检测对比试块，并在每次检测前用该试块对超声检测的方法与检测设备进行性能验证。无损检测对比试块制作中对缺陷的人工模拟是一项关键技术，而对孔隙缺陷的真实模拟则是试块制作的难点所在。目前极少有关于制造对比试块用以检测增材制造构件中空隙缺陷大小、分布均匀性和空隙含量的研究。

本发明想要针对增材制造零件CT检测过程中孔隙缺陷的检测精度的校准问题，提供一种增材制造用孔隙对比试块及制造方法。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种增材制造用孔隙对比试块，该对比试块可以用于增材制造零件CT检测过程中孔隙缺陷的检测精度的校准。

本发明的另一目的是提供一种增材制造用孔隙对比试块的制造方法，经过该制造方法制造出来的对比试块可以模拟增材制造不同大小的孔隙缺陷，进而可以用于增材制造零件CT检测过程中孔隙缺陷的检测精度的校准。

本发明提供一种增材制造用孔隙对比试块的制造方法，包括：提供粉末状的增材制造使用的基体金属材料；提供颗粒状的内置缺陷材料，所述内置缺陷材料的密度与所述基体金属材料的密度不同，并且所述内置缺陷材料的粒径通过模拟孔隙的大小来确定；在容器内铺贴所述基体金属材料，并且根据模拟孔隙的百分比含量，在预定层数铺设所述内置缺陷材料，形成粉末坯料；对所述粉末坯料进行压制成型，得到所述对比试块。

在一个实施方式中，所述压制成型包括冷等静压成型和在所述冷等静压成型之后进行的热等静压成型。

在一个实施方式中，对于所述冷等静压成型，成型温度为10℃-35℃，成型压力为100-180MPa，保压时间为30-45分钟。

在一个实施方式中，所述内置缺陷材料的熔点比所述基体金属材料的熔点更高，所述热等静压成型的成型温度介于所述内置缺陷材料的熔点和所述基体金属材料的熔点之间。

在一个实施方式中，对于所述热等静压成型，成型温度为650-1000℃，成型压力为80-150Mpa，保压时间为3-4小时。