[发明专利]一种激光增材制造技术制备闭孔泡沫钢的方法

说明书

本发明属于增材制造成形技术领域，具体涉及一种激光增材制造技术制备闭孔泡沫钢的方法，该方法包括以下步骤：将钢粉与玻璃粉充分混合，得到混合粉末；以所述混合粉末作为原料，根据尺寸要求，选用激光加工参数和扫描轨迹，并输入到相应的激光加工操作系统中，获得二维信息，进行激光增材制造，得到所述闭孔泡沫钢。本发明开发了一种新的闭孔泡沫钢的激光制备方法，利用激光器的程序设置和激光束的扫描，实现闭孔泡沫刚的制备，孔径一般在100μm以内；避免了常规铸造泡沫钢、烧结法制造泡沫钢时所造成的残留物的危害问题；同时设计更为自由，对环境无害害，突破了模具的限制，制造的柔性和灵活性大为增加。

技术领域

本发明属于增材制造成形技术领域，具体涉及一种激光增材制造技术制备闭孔泡沫钢的方法。

背景技术

闭孔泡沫钢在隔热、吸能等很多领域具有独特的应用，但传统的制备多采用模具法、层压法以及烧结的办法等，这些方法存在一定的问题，如采用模具方法制造时受到模具尺寸的限制；采用粉末冶金烧结的办法的时候存在化学残留；采用层压的方法的时候，只适合制造层压板的简单形状，形状稍微复杂就不易制备，为此人们一直在寻找适宜的、方便快捷的制备方法。

近年来，激光增材制造技术得到快速发展，该技术在制备复杂形状的部件、进行成分梯度设计和组织以及性能的定制方面具有独特的优势，由此成为制造业中的新宠。如果能够采用激光增材制造技术进行闭孔泡沫钢的制备，则将使得闭孔泡沫钢的设计与制造更简单和自由，从而可以使得功能泡沫钢的应用得到进一步的发展。

发明内容

本发明旨在提供一种激光增材制造技术制备闭孔泡沫钢的方法，按照一定比例混合好的钢粉与玻璃粉的均匀混合物进行激光增材制造，层层堆积得到泡沫钢，使得闭孔泡沫钢的设计与制造更简单和自由。

按照本发明的技术方案，所述激光增材制造技术制备闭孔泡沫钢的方法，包括以下步骤，

S1：将钢粉与玻璃粉充分混合，得到混合粉末；

S2：以所述混合粉末作为原料，根据尺寸要求，选用激光加工参数和扫描轨迹，并输入到相应的激光加工操作系统中，获得二维信息，进行激光增材制造，得到所述闭孔泡沫钢。

进一步的，所述钢粉为不锈钢粉或模具钢粉，具体的，可以为316L、304L、420不锈钢或者H13模具钢等。

进一步的，所述混合粉末中玻璃粉的含量≤5wt％(大于0)。

进一步的，采用球磨的方式进行充分混合。

进一步的，球磨过程中通入氩气或丙酮，球磨机转速的选取以工作中球磨罐的表面温度不超过100℃为宜；具体的，球磨转速为50-100r/min。

进一步的，球磨时间为1-3h，以保证玻璃粉与钢粉的充分/均匀的混合。

进一步的，所述步骤S2中，激光增材制造的具体操作如下：利用送粉机构，将混合粉末输送到指定区域，同时使用激光器依据所述二维信息进行扫描，熔化烧结输送到指定区域的混合粉末；重复或继续输送和熔化烧结操作，直到获得所述闭孔泡沫钢。

进一步的，所述扫描是在保护气氛下进行，所述保护气氛可以为氩气。

进一步的，采用激光选区熔化或激光直接沉积进行熔化烧结。

进一步的，激光选区熔化条件下，采用YAG(钇铝石榴石晶体)激光器、光纤激光器或半导体激光器，激光扫描速率为40-200mm/min，激光功率为80-300W，每次输送的混合粉末的厚度为0.2-0.5mm。

进一步的，激光直接沉积条件下，激光扫描速度80-240mm/min，送粉率3-51g/min，搭接率20-50％，激光功率为1000-2500W。

本发明的另一方面提供了上述方法制得的闭孔泡沫钢。