[发明专利]一种网格金属复合结构及其增材方法

说明书

本发明公开一种网格金属复合结构及其增材方法。将复合结构分为网格线状边界和分布在网格线之间的网格矩形主体，包括如下步骤：一：将奥氏体不锈钢粉末装入送粉装置一，将超高强高硬钢粉末装入送粉装置二；二：打开送粉装置一，增材网格线状边界，先进行网格X轴方向道的增材，再进行网格Y轴方向道的增材；三：打开送粉装置二，在网格矩形主体位置增材超高强高硬钢；四：依次重复步骤二和步骤三至预设高度结束，且最后一次重复步骤三时，网格矩形主体的高度增至与网格线状边界平齐。本发明的网格金属结构受到外部冲击时，裂纹发生偏转、延长、分叉，有效地分散了应力，避免了应力集中，与单一合金材料相比提高了塑韧性等综合性能。

技术领域

本发明属于增材制造领域，具体涉及一种网格金属复合结构及其增材方法。

背景技术

增材制造技术基于离散-堆积原理，通过既定热源对金属材料的逐层熔化，沉积生长，直接由三维模型近净成形高性能结构件，是未来结构件先进制造发展的重要方向。激光熔化沉积，较电弧增材相比，成形精度高，成型件表面质量较好，并且成型速度快，可以成型大型构件。

奥氏体不锈钢中含Cr约18％、Ni 8％～10％、C约0.1％时，具有稳定的奥氏体组织，无磁性而且具有良好的塑性和韧性，是“软材料”的理想对象。一般认为屈服强度超过1350MPa的钢为高合金超高强钢，超高强高硬钢的主要特点是具有很高的强度和足够的韧性，同时具备较高的硬度，综合性能优良，是“硬材料”的理想对象。

公开号为CN202011080288.X的发明专利公开了一种异质网格结构层状复合材料及其双丝电弧增材制造方法，这种材料由数个相同形状、相等体积、沿横

向和纵向均交替排列的硬质材料子单元和软质材料子单元组成，选用电弧双送丝方法增材该结构，硬质子单元和软质材料子单元交接处成型较差，精度较低，甚至会成为该结构性能的薄弱点，较难达到该结构预期的性能。且软质材料和硬质材料交替排列，当该结构某一硬质单元承受较大变形时，只有该结构旁边几个软质单元来进行缓冲，并不具备较高的整体综合性能。同时，由于硬质材料和软质材料的比例为1：1，软质材料比例过大，会极大损失硬质材料本身的性质。

金属基复合结构材料是利用复合技术将两种或多种物理、化学与机械性能不同的金属之间实现牢固冶金结合而得到的新型材料，金属基复合结构综合了各组员的优点，其协同增强的特殊效应使其具有单一组员无法比拟的优异综合性能。奥氏体不锈钢具备良好的塑韧性，超高强高硬钢具备优异的强韧性，超高强高硬钢网格金属结构将会通过增加裂纹偏转降低高强低韧组员因韧性差而发生突发性断裂的致命弱点，减小材料的原始裂纹缺陷对力学性能的影响，减弱缺陷敏感性，使材料集“强、韧、硬、塑”于一身，将极大的提高复合材料的综合性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种网格金属复合结构及其增材工艺方法，克服了现有的网格结构增材成型工艺问题，并且具有相当的精度和成型质量以及良好的综合性能。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种网格金属复合结构的增材方法，将复合结构分为网格线状边界和分布在网格线之间的网格矩形主体，包括如下步骤：

步骤一：将奥氏体不锈钢粉末装入送粉装置一，将超高强高硬钢粉末装入送粉装置二；

步骤二：打开送粉装置一，关闭送粉装置二，增材网格线状边界，先进行网格X轴方向道的增材，再进行网格Y轴方向道的增材；

步骤三：关闭送粉装置一，打开送粉装置二，在网格矩形主体位置增材超高强高硬钢，高度低于网格线状边界3～4mm停止；

步骤四：依次重复步骤二和步骤三至预设高度结束，且最后一次重复步骤三时，网格矩形主体的高度增至与网格线状边界平齐。

进一步的，步骤二中增材网格线状边界时，每一层的每一道的熔宽为W1，每一道的搭接量为(1/3～1/2)W1，且组成每一个网格线状边界的增材道数相同。