[发明专利]一种激光增材制造熔池结构演化原位观察的装置及方法

权利要求书

1.一种激光增材制造熔池结构演化原位观察的装置，其特征在于：包括环境室、同步辐射X射线源、激光器和平面探测器，所述环境室连通有分子泵，所述环境室的顶部设置有红外透明窗，所述激光器发出的激光束能够通过所述红外透明窗入射到所述环境室内的粉末床上的粉末上，所述环境室位于所述同步辐射X射线源和所述平面探测器之间，所述环境室的侧壁上设置有第一铍窗和第二铍窗，所述同步辐射X射线源发出的X射线束能够依次穿过所述第一铍窗、所述粉末和所述第二铍窗投射到所述平面探测器的感光底片上。

2.根据权利要求1所述的激光增材制造熔池结构演化原位观察的装置，其特征在于：所述环境室的底部还设置有电源和真空传感器，所述真空传感器通过真空硅管与所述环境室连通，所述分子泵通过波纹管与所述环境室连通，所述真空传感器用于检测所述环境室内部的真空度，所述真空传感器和所述分子泵分别与控制器电连接，所述真空传感器和所述分子泵分别与所述电源电连接。

3.根据权利要求1所述的激光增材制造熔池结构演化原位观察的装置，其特征在于：所述同步辐射X射线源和所述环境室之间还设置有两个上下分布的挡板，两个所述挡板之间形成有狭缝，所述同步辐射X射线源发出的X射线束能够穿过所述狭缝。

4.根据权利要求1所述的激光增材制造熔池结构演化原位观察的装置，其特征在于：还包括红外反射器，所述激光器发出的激光束经过所述红外反射器的反射后再通过所述红外透明窗入射到所述环境室内。

5.根据权利要求1所述的激光增材制造熔池结构演化原位观察的装置，其特征在于：所述粉末床的两侧分别设置有一个氮化硼薄板，所述粉末床上的粉末位于两个所述氮化硼薄板之间，两个所述氮化硼薄板之间具有间隔，所述X射线束能够穿过所述间隔，所述氮化硼薄板的长度方向与所述X射线束的方向平行。

6.一种激光增材制造熔池结构演化原位观察的方法，基于权利要求1-5任意一项所述的激光增材制造熔池结构演化原位观察的装置，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将待测合金粉末放置在粉末床上，并使所述待测合金粉末位于两个氮化硼薄板之间，然后将粉末床放置在环境室中，并使所述氮化硼薄板的长度方向垂直于第一铍窗和第二铍窗；

(2)开启同步辐射X射线源和激光器，所述同步辐射X射线源发出的X射线束水平地照射所述粉末，将所述激光器工作调整为光斑加热模式，所述激光器发出的激光束的聚焦到粉末床表面熔化所述粉末，同时平面探测器记录粉末熔化时X射线束图像并将其转化为X射线束投影图片储存在计算机中；

(3)利用图像处理软件对所有采集的X射线束投影图片进行平场校正、伪影校正和噪点去除处理，随后进行自定义背景减法以移除不移动的对象，得到一组粉末熔化过程的二维照片，用图片处理软件将一系列二维照片转化为视频保存。