[发明专利]一种高强韧金属材料的激光半固态加工制备方法及高强韧金属材料及其应用

权利要求书

1.一种高强韧金属材料的激光半固态加工制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.连续激光热熔覆金属粉末；

通过第一束连续激光对金属粉末进行热熔化并形成熔覆层，同时获取熔覆层的温度；

S2.脉冲激光冲击力作用半固态熔覆层；

当所述熔覆层的温度降至初生固相形成的半固态区内时，通过第二束短脉冲激光的冲击波效应对半固态的熔覆层进行力学干扰；

在对半固态的熔覆层进行力学干扰的过程中，调节用于热熔覆的激光的强弱，使得半固态熔覆层的温度处于适合力学作用的预置温度范围内；

在对半固态熔覆层进行力学干扰的过程中，根据半固态熔覆层的形状参数调节所述短脉冲激光的激光参数；

S3.3D成形目标金属件；

如此循环，逐层作用所述熔覆层后自然冷却，直至所述双尺度/多尺度复合结构金属件形成。

2.根据权利要求1所述的高强韧金属材料的激光半固态加工制备方法，其特征在于，根据半固态熔覆层的形状参数调节所述短脉冲激光的激光参数具体包括：

基于预置的厚度值，判断半固态熔覆层的厚度过大或过小后，则对应减小或增大所述短脉冲激光的脉冲宽度；

基于预置的宽度值，判断半固态熔覆层的宽度过大或过小后，则对应减小或增大所述短脉冲激光的频率和光斑。

3.根据权利要求2所述的高强韧金属材料的激光半固态加工制备方法，其特征在于，通过第一束连续激光对金属粉末进行热熔覆，并获取熔覆层的温度具体包括：通过送粉器将指定的金属粉末从喷嘴喷出，通过第一束连续激光的热效应对金属粉末进行激光热熔化并在金属基板上形成熔覆层，同时通过测温设备实时获取熔覆层的温度。

4.根据权利要求3所述的高强韧金属材料的激光半固态加工制备方法，其特征在于，作为热源的连续激光包括高能激光、高能电子束。

5.根据权利要求3所述的高强韧金属材料的激光半固态加工制备方法，其特征在于，送粉器的送粉行为，是通过惰性气体吹扫的气流完成的喷粉；惰性气体为任意一种与目标金属材料不发生化学反应的惰性气体。

6.根据权利要求3所述的高强韧金属材料的激光半固态加工制备方法，其特征在于，所述的金属粉末包括由雾化法、高能球磨法、电解法和氢化脱氢法制备的任意一种或混合粉末。

7.根据权利要求3所述的高强韧金属材料的激光半固态加工制备方法，其特征在于，所述的金属基板为与目标金属材料成分性能接近的任意一种金属锻造加工而成的；所述的金属基板的厚度范围为10mm～30mm，长度及宽度范围可根据目标金属件的尺寸自由制定。

8.一种高强韧金属材料，其特征在于，根据权利要求1至7任一项所述的高强韧金属材料的激光半固态加工制备方法得到。

9.根据权利要求8所述的高强韧金属材料，其特征在于，高强韧金属材料为Ti基、Ni基、Fe基、Zr基、Cu基、Co基、Nb基、Mn基、Mo基或Ta基的合金体系；高强韧金属材料的微观组织结构包括纳米晶、超细晶、细晶的双尺度/多尺度、复合化、梯度结构。

10.根据权利要求8或9所述的高强韧金属材料在高速铁路、航空航天、军工和仪器仪表领域中的应用。