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一种提高激光熔融沉积双相钛合金强塑性的热处理方法
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专利号: CN115709292A

申请人: 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司
发明人: 王健; 柴东升; 董文超; 周冠男; 薛丽媛
申请日期: 2022-11-01
公开日期: 2023-02-24
IPC分类: C22F1/18
摘要:
本发明公开一种提高激光熔融沉积双相钛合金强塑性的热处理方法，将激光熔融沉积双相钛合金的沉积态组织进行高温固溶+高温时效+去应力退火的三级热处理工艺，该热处理方法与传统热处理方法相比不以牺牲强度为代价提升塑性，而是强塑性同时提高。热处理后的微观组织为由不连续的晶界α相、初生α相和弥散分布的次生α相组成，且次生α相取向具有多样性。不连续的晶界α相和弥散分布的次生α相导致了强度和延伸率同时提高，进一步提升了增材制造钛合金构件在航空航天领域的高性能需求。通过对激光熔融沉积钛合金进行热处理提高强塑性，可以扩大零件的使用范围，并且可以替代目前的锻造钛合金零件。
主权项:
1.一种提高激光熔融沉积双相钛合金强塑性的热处理方法，其特征在于：如下步骤：步骤一：激光熔融沉积成形前准备工作分别准备成分相同或相近材料的双相钛合金锻件基板和球形粉末，粉末为粒度40～250μm的钛合金预合金粉；基板需去除表面的污渍，合金粉末需在真空干燥箱内100～120℃下干燥3～5小时去除多余水分；将钛合金基板固定在成形仓内的数控加工台上，手套箱内充入纯度大于99.99％氩气作为保护气体，当成形仓内的氧含量小于50ppm时准备开始成形；步骤二：激光熔融沉积成形在惰性气氛保护的环境中通过激光熔融沉积制造系统在基板上制备双相钛合金零件，激光扫描速率、激光功率、光斑直径、送粉速率、Z轴抬升量、搭接率、扫描路径等参数根据具体合金的不同而不同，只要满足内部无未熔合、气孔、裂纹及夹渣等缺陷即可；步骤三：三级热处理(1)将所制备的试样进行相变点测试，可采用金相法、差热分析法、热力学软件计算等方法确定合金的β相变点Tβ；(2)将试样进行三级热处理：一级：在β相变点Tβ以下30～50℃保温1～2h后水冷，此时α相的体积分数大约为30％。β相转变温度Tβ以下30～50℃保温1～2h后，发生α相向β相转变，此时晶界α相由连续变成不连续，剩余α相开始粗化并球化，α相的变化有利于提高塑性，经水冷后β相转变为马氏体α′，经第一级热处理后的组织为不连续晶界α相+粗化和球化的初生α相+马氏体α′相；二级：在800～850℃处保温2～3h后空冷；经800～850℃保温2小时后，马氏体α′发生分解，生成比沉积态α相更细小的次生α相，可以起到弥散强化的作用，且次生α相之间无取向关系，使得塑性变形过程中的位错不容易穿过，有利于提高材料的强度，在此温度下α相不会长大，保持细小的形态，经第二级热处理后的组织为不连续晶界α相+粗化和球化的初生α相+细小的次生α相+残余β相；三级：在550～600℃保温3～6h后空冷；最终的热处理组织为不连续晶界α相+粗化和球化的初生α相+细小的次生α相+残余β相，强度及塑性显著提高。
发明专利
一种基于粉末陶瓷涂层合成的增材制造晶粒细化方法
实质审查的生效

专利号: CN115647383A

申请人: 中国矿业大学
发明人: 陈正; 蒋嶶; 徐哲; 王叶青; 程春龙; 徐杰; 樊宇
申请日期: 2022-10-31
公开日期: 2023-01-31
IPC分类: B22F9/04
摘要:
本发明公开了一种基于粉末陶瓷涂层合成的增材制造晶粒细化方法，属于增材制造3D打印领域。本发明以低能球磨的方式将细化剂粉末与合金粉末进行混合，将细化剂粉末均匀地镶嵌在大尺寸球形TC4粉末表面，形成一层陶瓷涂层，进行打印，在熔化沉积过程中通过TiB2与钛合金中的钛元素的反应生成原位增强TiB，进一步产生更多的形核质点，从而提高形核率、细化打印组织的晶粒，以达到提高增材制造钛合金性能的目的，在航空航天、医学器材等领域有着广阔的应用前景。
主权项:
1.一种基于粉末陶瓷涂层合成的增材制造晶粒细化方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，分别称取球状的TC4合金粉末与细化剂粉末，按比例混合后进行真空干燥，得到干燥粉末，所述细化剂为TiB2；步骤2，将步骤1得到的干燥粉末倒入球磨罐中，采用低能球磨进行粉末混合，得到3D打印粉末原料；步骤3，将步骤2得到的3D打印粉末原料进行真空干燥，得到干燥3D打印粉末原料；步骤4，将步骤3得到的干燥3D打印粉末原料以激光熔融沉积技术进行3D打印成形，得到块状TC4合金。
发明专利
电弧增材制造用7系铝合金丝材及其制备方法和应用
发明专利权授予

专利号: CN116144993A

申请人: 沈阳航空航天大学
发明人: 国旭明;徐荣正;张占伟;国新鹏
申请日期: 2022-10-31
公开日期: 2024-10-18
IPC分类: B23P15/00
摘要:
本发明提出了一种电弧增材制造用7系铝合金丝材及其制备方法和应用，能够获得超高强度的电弧增材制造用7系铝合金丝材，即通过优化主要合金元素Zn、Mg、Cu的含量，利用Ti、Zr、Sc等元素的微合金化处理，控制杂质元素Fe、Si、H的含量，在保证其具有超高强度的同时，还具有较好的抗热裂性能；通过设计使用挤压模具和改进挤压技术，利用挤压?拉丝联合成形技术，加工成直径1.2mm的铝合金丝材，实现7系铝合金丝材的高效短流程加工生产；采用冷金属过渡(CMT)堆积方式，以7系铝合金丝材为填充材料进行电弧增材制造，通过优化堆积工艺参数，生产满足强度性能要求的铝合金构件，实现7系铝合金丝材的高强度和好的抗裂性能。
主权项:
1.一种电弧增材制造用7系铝合金丝材，其特征在于，电弧增材制造用7系铝合金丝材成分包括Zn、Mg、Cu、Ti、Zr、Sc、Fe、Si、Al。
发明专利
一种复合材料的叠层增材制造方法及设备
实质审查的生效

专利号: CN115648621A

申请人: 南京航空航天大学
发明人: 郑菁桦; 单忠德; 罗林林; 范聪泽; 陈意伟; 宋文哲
申请日期: 2022-10-28
公开日期: 2023-01-31
IPC分类: B29C64/165
摘要:
本发明公开了一种复合材料的叠层增材制造方法及设备，包括以下具体步骤：S1：复合材料原料混合：按照不同复合材料配比需求配比光敏材料，并将所有复合材料与光敏材料均匀混合，制成复合材料混合液；S2：片状复合材料制备：利用光固化反应将复合材料混合液制备成片状固体复合材料备用，同时制备用于连接相邻片状复合材料的粘合剂；S3：片状堆积：将片状固体复合材料按照设计模型进行顺序片状堆积，通过粘合剂连接相邻片状复合材料，使其大致成型；S4：固化处理：通过固化处理操作强化相邻片状复合材料之间的结合度；本发明公开的复合材料的叠层增材制造方法及设备具有保证增材制造成品整体一致性的同时，工作效率更高的效果。
主权项:
1.一种复合材料的叠层增材制造方法，其特征在于，包括以下具体步骤：S1：复合材料原料混合：按照不同复合材料配比需求配比光敏材料，并将所有复合材料与光敏材料均匀混合，制成复合材料混合液；S2：片状复合材料制备：利用光固化反应将复合材料混合液制备成片状固体复合材料备用，同时制备用于连接相邻片状复合材料的粘合剂；S3：片状堆积：将片状固体复合材料按照设计模型进行顺序片状堆积，通过粘合剂连接相邻片状复合材料，使其大致成型；S4：固化处理：通过固化处理操作强化相邻片状复合材料之间的结合度；S5：打磨：利用打磨器械对固化处理后的工件进行打磨，制成成品；所述S2，片状复合材料制备包括以下具体步骤：S21：粘合剂制备：按照复合材料、光敏材料总重与酚醛树脂重量比为1:1进行配置，通过混合制备呈液体粘合剂备用；所述S4，固化处理包括以下具体步骤：S41：按压：通过机器按压堆积好的片状固体复合材料，使其连接处在按压下逐渐变薄；S42：二次光固化：在按压的同时进行光固化，粘合剂中的复合材料与光敏材料混合物在光固化的作用下逐渐变硬，且与片状复合材料的材料硬度变为一致；S43：高热烘烤：在250℃高温下进行高热烘烤，使酚醛树脂固化。
发明专利
一种适用于柔性丝材熔融沉积增材制造的进丝机构
发明专利权授予

专利号: CN116080075A

申请人: 南京航空航天大学
发明人: 单忠德;罗林林;宋文哲;范聪泽;郑菁桦;陈意伟
申请日期: 2022-10-28
公开日期: 2024-02-27
IPC分类: B29C64/321
摘要:
本发明公开了一种适用于柔性丝材熔融沉积增材制造的进丝机构，包括支撑外壳，所述支撑外壳的下端设置有熔融喷头，所述支撑外壳的顶端内壁连接有挂钩，所述支撑外壳的一侧内壁连接有连接杆，所述连接杆的一端连接有拨丝机构，所述拨丝机构位于挂钩的下端，所述支撑外壳的一侧内壁连接有限位机构和导丝机构，所述限位机构位于拨丝机构的下端，所述导丝机构位于限位机构的下端，所述拨丝机构包括支座，所述支座与连接杆相连，所述支座的顶端内壁设置有电滑槽，所述电滑槽的内壁活动卡接有电滑块，所述电滑块的顶端外壁连接有第六支架，本发明公开的适用于柔性丝材熔融沉积增材制造的进丝机构具有降低丝材与挂钩的连接处结块风险的效果。
主权项:
1.一种适用于柔性丝材熔融沉积增材制造的进丝机构，包括支撑外壳（1），其特征在于，所述支撑外壳（1）的下端设置有熔融喷头（3），所述支撑外壳（1）的顶端内壁连接有挂钩（4），所述支撑外壳（1）的一侧内壁连接有连接杆（6），所述连接杆（6）的一端连接有拨丝机构（5），所述拨丝机构（5）位于挂钩（4）的下方，所述支撑外壳（1）的一侧内壁连接有限位机构（7）和导丝机构（8），所述限位机构（7）位于拨丝机构（5）的下方，所述导丝机构（8）位于限位机构（7）的下方，所述拨丝机构（50）包括支座（43），所述支座（43）与连接杆（6）相连，所述支座（43）的顶端内壁设置有电滑槽（42），所述电滑槽（42）的内壁活动卡接有电滑块（41），所述电滑块（41）的顶端外壁连接有第六支架（38），所述第六支架（38）的内壁设置有多个第三连接轴（40），每所述第三连接轴（40）的外壁均套接有第四滚轮（39），所述挂钩（4）上设置有丝材（2），所述丝材（2）依次经过限位机构（7）和导丝机构（8）。
发明专利
一种粉末搅拌摩擦增材制造设备的增材头
发明专利权授予

专利号: CN115475967A

申请人: 北京航空航天大学
发明人: 刘鑫;李小强;董红瑞;徐柯;臧振宇;钱震;李峥;张宗江;樊洪智
申请日期: 2022-10-14
公开日期: 2024-07-02
IPC分类: B22F12/60
摘要:
本发明公开了一种粉末搅拌摩擦增材制造设备的增材头，包括：旋转摩擦机构，包括有用于出料的磨头；送粉机构，包括螺杆电机和传送轴，传送轴上同轴套设有粉末传输筒，且与磨头同轴设置，螺杆电机的输出端沿轴线开设有孔体，传送轴的中部与孔体相连；主体支撑架，用于安装旋转摩擦机构和送粉机构，传送轴和磨头转动安装在主体支撑架上，传送轴的顶端与主体支撑架转动连接；减少了螺杆电机的功率，节约了电能；控制上也可以非常方便的按照打印每种材料的属性去调节主摩擦头转速以及螺杆的转速；提高送粉效率，改善粉末预压实效果；有效降低了螺杆电机的需用转速，进而降低了整套装置的能耗。
主权项:
1.一种粉末搅拌摩擦增材制造设备的增材头，其特征在于，包括：旋转摩擦机构，包括有用于出料的磨头(29)；送粉机构，包括螺杆电机(11)和传送轴(8)；所述传送轴(8)上同轴套设有粉末传输筒(19)，且均与所述磨头(29)同轴设置，所述螺杆电机(11)的输出端沿轴线开设有孔体，所述传送轴(8)的中部与所述孔体相连；主体支撑架，用于安装所述旋转摩擦机构和所述送粉机构，所述传送轴(8)和所述磨头(29)转动安装在所述主体支撑架上，所述传送轴(8)的顶端与所述主体支撑架转动连接；其中，所述粉末传输筒(19)与所述传送轴(8)之间的间隙为0.01mm-1mm，且粉末传输筒(19)与传送轴(8)之间还设置有与间隙相连通的中空腔。
发明专利
一种增材制造陶瓷颗粒增强金属基复合材料的制备方法
实质审查的生效

专利号: CN115635077A

申请人: 中南大学
发明人: 王章维;蔡伟金;宋旼
申请日期: 2022-10-14
公开日期: 2023-01-24
IPC分类: B22F10/28
摘要:
本发明公开了一种增材制造陶瓷颗粒增强金属基复合材料的制备方法，将粒径≤1μm的陶瓷粉末加入到有机溶剂中，进行超声振荡，获得含陶瓷粉末的分散液，然后将气雾化金属粉体加入含陶瓷粉末的分散液中，水浴搅拌至有机溶剂完全挥发，获得核壳结构复合粉，将核壳结构复合粉经选区激光熔覆制备获得陶瓷颗粒增强金属基复合材料。本发明极大地提高了超强高韧金属基复合材料综合力学性能，即在显著提高强度的同时保持良好的塑性，使之满足航空航天、装甲防护等领域异形件的高精度、高性能一体化制备需求。
主权项:
1.一种增材制造陶瓷颗粒增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于：将粒径≤1μm的陶瓷粉末加入到有机溶剂中，进行超声振荡，获得含陶瓷粉末的分散液，然后将气雾化金属粉体加入含陶瓷粉末的分散液中，搅拌至有机溶剂完全挥发，获得核壳结构复合粉，将核壳结构复合粉经选区激光熔覆制备获得陶瓷颗粒增强金属基复合材料。
发明专利
一种用于高温合金薄壁毛细管脉冲电流成形矫直的夹持结构
实质审查的生效

专利号: CN115945545A

申请人: 北京航空航天大学
发明人: 赵睿;万敏
申请日期: 2022-10-13
公开日期: 2023-04-11
IPC分类: B21D43/00
摘要:
本发明提出一种用于高温合金薄壁毛细管脉冲电流成形矫直的夹持结构，由转筒、矫直杆、进管通道、出管通道、毛细管夹持装置、运动小车、机床和橡胶管组成；它们之间的关系是：三根矫直杆通过螺钉等间距固定在转筒中间，进管通道和出管通道通过螺钉分别固定在转筒的左右两侧；矫直杆的上下位置通过螺纹调节；毛细管夹持装置安装在运动小车上，运动小车在机床上沿轨道方向移动。该装置可矫直管径小于1毫米且壁厚小于100微米的薄壁毛细管；可以针对不同弯曲程度工况的管可调整矫直曲率，提高矫直效率。
主权项:
1.一种用于高温合金薄壁毛细管脉冲电流成形矫直的夹持结构，其特征在于：由转筒、矫直杆、进管通道、出管通道、毛细管夹持装置、运动小车、机床和橡胶管组成；它们之间的关系是：三根矫直杆通过螺钉等间距固定在转筒中间，进管通道和出管通道通过螺钉分别固定在转筒的左右两侧；矫直杆的上下位置通过螺纹调节；毛细管夹持装置安装在运动小车上，运动小车在机床上沿轨道方向移动。
发明专利
一种抑制3D打印激光成形铝-铜合金裂纹萌生的方法
实质审查的生效

专利号: CN115647385A

申请人: 南京航空航天大学
发明人: 顾冬冬;张晗;曹少霆;陆秋阳;戴冬华
申请日期: 2022-09-28
公开日期: 2023-01-31
IPC分类: B22F10/28
摘要:
本发明公开了一种抑制3D打印激光成形铝?铜合金裂纹萌生的方法，包括以下步骤：(1)将Al?Cu合金粉体与Sc2O3粉体混合，球磨，获得Al?Cu/Sc2O3混合粉体；(2)对混合粉体进行激光3D打印成形，控制激光扫描速度为300?500mm/s。通过原始粉体高速混合改性、激光3D打印Al?Cu合金激光工艺控制，解决了激光3D打印成形Al?Cu系等沉淀强化高强铝合金裂纹敏感性问题，实现了激光3D打印Al?Cu合金高效高质量无裂纹成形。为航空航天零件结构拓扑优化设计提供了可能，成形零件可应用于航空航天、通信传输等对轻质高强复杂结构零件有较大需求的行业，可操作性强，适用范围广泛。
主权项:
1.一种抑制3D打印激光成形铝-铜合金裂纹萌生的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将Al-Cu合金粉体与Sc2O3粉体混合，球磨，获得Al-Cu/Sc2O3混合粉体；(2)对混合粉体进行激光3D打印成形，控制激光扫描速度为300-500mm/s。
发明专利
增材制造残余应力与变形预测的基于物理的固有应变法
发明专利权授予

专利号: CN115455776A

申请人: 北京航空航天大学
发明人: 严鹏; 杜童程; 董雷霆
申请日期: 2022-09-16
公开日期: 2022-12-09
IPC分类: G06F119/14
摘要:
本发明公开了一种增材制造残余应力与变形预测的基于物理的固有应变法，属于增材制造技术领域。包括：提出了更能反映增材制造物理过程的固有应变计算方法，将固有应变进行分解，大幅提高了残余应力的计算精度；提出了附加塑性应变的概念和估算方法，当进行多熔覆层合并计算时，大幅消减了合并层之间不真实的应力震荡；提出了将塑性应变分解为局部相关和结构相关——两部分的思路，局部相关塑性应变反映局部热循环及局部约束的影响，而结构相关塑性应变反映热源路径及结构形状、尺寸的影响。本发明可以广泛应用于工业级大尺寸金属构件的增材过程残余应力与变形模拟，在大幅提高计算效率、保证变形计算精度的同时，得到合理的残余应力计算结果。
主权项:
1.一种增材制造残余应力与变形预测的基于物理的固有应变法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)、代表性小尺寸模型-提取固有应变：根据目标成形构件的工艺参数、材料参数，建立小尺寸模型，进行热弹塑性有限元模拟，提取某层熔覆时热影响区内各层的局部相关塑性应变，用以计算跟熔覆及各次重熔相对应的局部相关塑性应变，作为真实固有应变；步骤(2)、全尺寸构件模型-施加固有应变，求解目标成形构件残余应力和变形：根据目标成形构件的结构尺寸图，建立成形构件和基板全尺寸实体模型，对全尺寸模型划分网格，得到网格划分后的全尺寸有限元模型，每次激活N层熔覆层，计算相应的附加塑性应变，叠加真实固有应变后，作为总固有应变，施加到全尺寸模型进行弹塑性计算。
发明专利
超声熔融复合沉积增材制造装置及制造方法
发明专利权授予

专利号: CN115365515A

申请人: 南京航空航天大学
发明人: 宋文哲;单忠德;张晨星;范聪泽;郑菁桦;陈意伟
申请日期: 2022-08-26
公开日期: 2023-05-30
IPC分类: B33Y30/00
摘要:
本发明提供了一种超声熔融复合沉积增材制造装置及制造方法，超声熔融复合沉积增材制造装置包括支撑结构、增材制造结构以及降温组件，支撑结构的支撑面用于支撑底托；增材制造结构包括相互连接的操作臂和超声熔融仓，超声熔融仓具有朝向支撑面的增材喷口，操作臂可活动地设置以带动超声熔融仓运动。降温组件包括多个间隔设置的雾化喷头，多个雾化喷头的喷射高度均可调节地设置，以根据底托的最大支撑高度对雾化喷头的喷射高度进行调节，并使得雾化喷头的喷射高度小于或等于底托的最大支撑高度。通过本发明提供的技术方案，能够解决现有技术中热熔增材制造过程中产生的热量致使周边温度升高会导致周边物品损坏的技术问题。
主权项:
1.一种超声熔融复合沉积增材制造装置，其特征在于，包括：支撑结构(10)，所述支撑结构(10)的支撑面(11)用于支撑底托(20)；增材制造结构(30)，所述增材制造结构(30)包括相互连接的操作臂(31)和超声熔融仓(32)，所述超声熔融仓(32)具有朝向所述支撑面(11)的增材喷口，所述操作臂(31)可活动地设置以带动所述超声熔融仓(32)运动，以使所述超声熔融仓(32)内的热熔型材料经所述增材喷口流入至所述底托(20)上；降温组件(40)，设置在所述支撑结构(10)的至少部分上并位于所述支撑面(11)的下方，所述降温组件(40)包括多个间隔设置的雾化喷头(41)，多个所述雾化喷头(41)均设置在所述底托(20)的侧部或环绕所述底托(20)设置，多个所述雾化喷头(41)的喷射高度均可调节地设置，以根据所述底托(20)的最大支撑高度对所述雾化喷头(41)的喷射高度进行调节，并使得所述雾化喷头(41)的喷射高度小于或等于所述底托(20)的最大支撑高度。
发明专利
一种高温合金铸件的离心铸造制备方法
发明专利权授予

专利号: CN115055659A

申请人: 北京航空航天大学
发明人: 徐惠彬;张虎;张花蕊
申请日期: 2022-08-18
公开日期: 2022-11-15
IPC分类: B22D13/00
摘要:
本发明属于离心铸造领域，具体公开了一种高温合金铸件的离心铸造制备方法，包括预热坩埚和模壳，将模壳、坩埚等封装为带有转盘的离心铸造室，抽真空后将离心铸造室组装到电动旋转轴上，由上至下熔化铸锭，提前使模壳转盘旋转，金属液加热到设定温度后从坩埚预开口流入旋转的模壳中，使熔体在离心作用下凝固成型，铸件凝固后拆下真空铸造室冷却进行破真空冷却，熔炼浇注过程同时封装下一组离心铸造室，并进行预热和抽真空处理，卸下上一组封装结构后，更换预处理好的封装结构，继续进行快速感应熔炼和浇注过程，本发明通过合理的离心铸造工艺设计，抽真空和熔炼浇注双线程流水作业，实现快速化流水生产，铸件晶粒尺寸在1mm以下，提高了使用性能。
主权项:
1.一种高温合金铸件的离心铸造制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）预热及封装：预热坩埚和模壳至900-1300℃，将模壳固定在离心铸造设备的转盘上，将预处理好的母合金铸锭放入坩埚中，盖好离心铸造设备的铸造室上盖，封装成一组离心铸造室；（2）抽真空：将封装好的离心铸造室通过电磁阀连接真空泵开始抽真空，当铸造室内真空度达到0.1~10Pa后，将封装的离心铸造室通过工装板和联轴器组装到离心铸造设备的电动旋转轴上；（3）感应熔炼：感应熔炼线圈接通超频电源，对坩埚内的铸锭进行熔炼加热，待升温至母合金铸锭的合金熔点后，将感应熔炼线圈自上而下移动，使母合金铸锭由上至下熔化为合金液；（4）浇注与成型：提前使离心铸造设备的转盘及模壳在0.5~2s内绕旋转轴达到限定转速400~1000 r/min，合金液加热到高于合金的液相线温度50~200℃，从坩埚预开口流入旋转的模壳中，使熔体在离心作用下凝固成型得到铸件；（5）铸件凝固后，拆下整个离心铸造室，破真空进行冷却；在进行步骤（3）和步骤（4）的同时，封装下一组离心铸造室，并进行抽真空处理，待拆卸上一组离心铸造室后，更换封装好并经过抽真空处理的下一组离心铸造室，继续进行感应熔炼和浇注过程。
发明专利
一种用于固相增材修复与再制造的预热装置及方法
发明专利权授予

专利号: CN115122042A

申请人: 南京航空航天大学
发明人: 占小红;高转妮;王磊磊;黎一帆
申请日期: 2022-07-22
公开日期: 2023-09-12
IPC分类: B23K20/26
摘要:
本发明公开了一种用于固相增材修复与再制造的预热装置及方法，包括线圈感应加热装置、激光预热装置、红外测温装置和固相增材装置，所述线圈感应加热装置设置于固相增材的轴肩外围，以对搅拌针与焊丝进行感应加热，所述激光预热装置安装于固相增材设备前方，当搅拌头沿着增材路径运动时，该激光预热装置输出激光光束预热位于路径前方的基板。所述红外测温装置安装于固相增材装置上方，对搅拌头、焊丝和基板温度进行实时测量。本发明所述的用于固相增材修复与再制造的预热方法及装置，实现了固相增材机构内搅拌头的预加热，避免了“冷态”下直接搅拌造成的搅拌头磨损，且焊丝与基板的同步预热，在保证增材质量与效率的同时也延长了搅拌头使用寿命。
主权项:
1.一种用于固相增材修复与再制造的预热装置，其特征在于，包括电机、搅拌头、红外温度检测装置、线圈感应加热装置、激光预热装置、激光控制器、固相增材电机控制器、基板和沉积棒材；所述电机用于控制搅拌头旋转速度；所述搅拌头包括与所述电机的输出轴夹持固定的夹持区、与所述夹持区的下端固定连接的轴肩以及与所述轴肩下表面中心固定连接的搅拌针，所述轴肩的中心轴线与所述搅拌针的中心轴线重合；所述红外温度检测装置包括一号红外温度检测装置和二号红外温度检测装置，所述一号红外温度检测装置用于检测线圈感应加热装置感应加热过程中搅拌针与沉积棒材实时温度，并输出温度信号1，所述二号红外温度检测装置用于检测激光预热装置预热过程中激光预热区实时温度，并输出温度信号2；所述线圈感应加热装置包括感应线圈、上部线圈升降装置、下部线圈升降装置和感应控制电机，所述感应线圈螺旋缠绕在轴肩外表面，该感应线圈上下分别通过所述上部线圈升降装置和所述下部线圈升降装置与与所述感应控制电机连接，该感应控制电机与所述固相增材电机控制器连接，在增材过程中该感应线圈具备垂直方向上的弹性收缩功能，通过一控制开关调控线圈升降装置进而根据工况实时调节线圈距工件的垂直距离；所述激光预热装置设置于所述搅拌头增材移动方向的前端，对增材路径前方的待预热区进行预热；所述激光控制器集成输入一号红外温度检测装置信号(温度反馈信号1)与二号红外温度检测装置信号(温度反馈信号2)与激光预热装置数据，通过对实时反馈的红外温度检测装置信号进行动态判定，运算并控制激光器输出激光，动态调节激光预热装置；所述固相增材电机控制器集成输入一号红外温度检测装置信号(温度反馈信号1)、电机数据与线圈感应加热装置数据，通过对实时反馈的一号红外温度检测装置信号进行动态判定，运算并控制电机转速与感应控制电机输入功率，以动态调节电机与线圈感应加热装置；所述基板用于固相增材修复与再制造金属零部件的构造平台；所述沉积棒材用于固相增材修复与再制造金属零部件的构造。
发明专利
一种难变形材料的空心涡轮叶片的多功能场辅助制造方法
实质审查的生效

专利号: CN115194314A

申请人: 南京航空航天大学
发明人: 汤泽军;顾鑫;陶克梅
申请日期: 2022-07-12
公开日期: 2022-10-18
IPC分类: B23K20/10
摘要:
本发明提供了一种难变形材料的空心涡轮叶片的多功能场辅助制造方法，用于解决传统的铸造空心涡轮叶片的方法工艺过程复杂、成形难度大的问题，其技术要点在于：包括如下步骤，第一步，材料准备；第二步，电辅助超声固结成形；第三步，磨削、铣削；第四步，冲压成形；第五步，热等静压烧结；第六步，热处理，第七步，表面修形，得到空心涡轮叶片。本发明的空心涡轮叶片的制造方法简化了工艺流程，降低了成形难度并降低加工成本。
主权项:
1.一种难变形材料的空心涡轮叶片的多能场辅助制造方法，其特征在于：包括如下步骤，第一步，材料准备；第二步，电辅助超声固结成形；第三步，铣削、磨削；第四步，冲压成形；第五步，热等静压烧结；第六步，热处理；第七步，表面修形。
发明专利
一种增材制造中结构缺陷检测方法及系统
发明专利权授予

专利号: CN115090902A

申请人: 南京航空航天大学
发明人: 张超; 王兆敏; 季宏丽; 裘进浩; 陶翀骢; 汪俊
申请日期: 2022-06-24
公开日期: 2022-09-23
IPC分类: B22F12/82
摘要:
本发明涉及一种增材制造中结构缺陷检测方法及系统。该方法包括：对增材制造试件的三维模型进行分层处理，获取各层界面的二维轮廓，生成加工路径；在增材制造试件的固定测量点处设置非接触式传感器，当脉冲激光沿着加工路径逐点加工时，获取每个加工点处的超声信号；根据所有超声信号形成可视化超声波场，确定超声波场数据；根据超声波场数据确定入射波峰值随加工路径变化的曲线；根据入射波峰值随加工路径变化的曲线判定加工点是否存在加工缺陷；若是，剔除所述增材制造试件；若否，判定所述增材制造试件结构完好，并继续下一层的增材制造。本发明能够在线实时检测出结构缺陷，实现次品的剔除。
主权项:
1.一种增材制造中结构缺陷检测方法，其特征在于，包括：对增材制造试件的三维模型进行分层处理，获取各层界面的二维轮廓，生成加工路径；在所述增材制造试件的固定测量点处设置非接触式传感器，当脉冲激光沿着所述加工路径逐点加工时，获取每个加工点处的超声信号；根据所有所述超声信号形成可视化超声波场，确定超声波场数据；根据所述超声波场数据确定入射波峰值随加工路径变化的曲线；根据所述入射波峰值随加工路径变化的曲线判定所述加工点是否存在加工缺陷；若所述加工点存在加工缺陷，剔除所述增材制造试件；若所述加工点未存在加工缺陷，判定所述增材制造试件结构完好，并继续下一层的增材制造。
发明专利
应用GA-BP神经网络预测SLM成形钛合金薄壁件变形的方法
实质审查的生效

专利号: CN114970371A

申请人: 南京航空航天大学
发明人: 沈理达; 张子凡; 谢德巧; 刘富玺; 李哲晗; 田宗军
申请日期: 2022-06-21
公开日期: 2022-08-30
IPC分类: G06F119/02
摘要:
本发明公开了一种应用GA?BP神经网络预测SLM成形钛合金薄壁件变形的方法，属于智能制造领域，该方法包括：设计一个多曲面的圆弧薄壁模型，开展不同工艺参数条件下的SLM成形试验，并测量获得成形圆弧薄壁件的变形数据。将试验中工艺参数和变形数据归一化后分别作为GA?BP神经网络的输入和输出，设计构建基本的BP神经网络并用遗传算法对其进行优化，获得最佳的初始权值和阈值，最后结合试验样本数据对GA?BP神经网络进行训练。完成训练的GA?BP神经网络模型可以准确预测特定工况下圆弧薄壁件的变形程度，能有效指导SLM成形钛合金薄壁件新工艺的研发，该方法无需依据变形机理推导，还能降低实验成本、提高零件的成形精度，并且使用简单，为复杂薄壁件的设计制造提供了新的技术手段。
主权项:
1.一种应用GA-BP神经网络预测SLM成形钛合金薄壁件变形的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：根据生物医疗领域的人体口腔上颌支架的3D打印应用案例，设计了一个多曲面的圆弧薄壁模型。S2：获得不同工艺条件下SLM成形圆弧薄壁件的变形测量值。S3：以S2中的工艺参数(包括激光功率、扫描速度、扫描间距和摆放角度)作为GA-BP神经网络的输入参数，以圆弧薄壁件的变形测量值作为输出参数。并将所有数据进行归一化预处理，且分为训练样本数据和测试样本数据。S4：根据S3中的输入和输出参数分别确定神经网络输入层、输出层的节点个数，确定隐含层数和隐含层节点数，并选定各层间的传递函数类型，构建基本的BP神经网络结构。S5：基于S4的BP神经网络，利用遗传算法搜索初始权值和阈值并计算适应度值，并根据适应度值更新最优解，实现BP神经网络的优化。S6：用S3中训练样本集数据对GA-BP网络进行训练，并不断调整其网络参数，满足训练终止条件后，用测试样本集中的数据对其进行测试，将预测结果与实际结果做对比分析，以验证GA-BP网络模型对于圆弧薄壁件变形的预测准确性。
发明专利
改善铸造用高Nb-TiAl合金力学性能的热调控方法
发明专利权授予

专利号: CN114921735A

申请人: 中国航发北京航空材料研究院
发明人: 宗骁;冯新;赵红霞;冯芝华;丁贤飞;南海
申请日期: 2022-06-02
公开日期: 2022-11-18
IPC分类: C22F1/18
摘要:
本发明是一种改善铸造用高Nb?TiAl合金力学性能的热调控方法，该方法包括以下步骤：(1)制备新型合金铸锭；(2)确定α相变温度；(3)热等静压处理；(4)时效热处理。本发明的热调控方法良好地控制了铸造用颗粒增强高Nb?TiAl合金基体组织演变过程，促进细小碳化物在基体组织均匀弥散析出，有效改善铸造用颗粒增强高Nb?TiAl合金室温力学性能。经本发明处理后该合金的抗拉强度为471.6MPa～700.1MPa，断后延伸率为0～0.51％，可满足高Nb?TiAl合金的航空航天应用指标，具有推广价值。
主权项:
1.一种改善铸造用高Nb-TiAl合金力学性能的热调控方法，其特征在于：该热调控方法的步骤为：步骤一、制备高Nb-TiAl合金铸锭：将海绵钛、高纯铝、纯硅粉、碳化钛粉、铝铌中间合金、铝钛硼中间合金原料按配比称取后混合均匀，在压力机上压制成电极块，将电极块放入真空自耗电极熔炼炉中进行熔炼，并浇注到水冷铜坩埚中，随炉冷却得到一次合金铸锭，将一次合金铸锭置于水冷铜坩埚真空感应熔炼内进行第二次熔炼，并浇注到陶瓷型壳模具中，经吹砂清壳后得到高Nb-TiAl合金铸锭；步骤二、确定α相变温度：在高Nb-TiAl合金铸锭上切取体积为1cm3的试样，根据相图初步确定α相变温度测试的起始温度和最高温度区间，然后自起始温度开始每间隔5℃使用一个试样进行α相变温度测试，测试过程中保温30min，然后放入25℃水中淬火，直至测试到最高温度，而后对每个试样金相组织进行观察，最终确定高Nb-TiAl合金铸锭α相变温度；步骤三、热等静压处理：将步骤一得到的高Nb-TiAl合金铸锭放入热等静压炉中，充入氩气，在步骤二测定的α相变温度以下10℃～30℃和140MPa～180MPa的压力下保温保压2h～6h，得到热等静压高Nb-TiAl合金；步骤四、时效热处理：将步骤三得到的热等静压高Nb-TiAl合金置于真空管式热处理炉中，充入氩气，以10℃/min～20℃/min的升温速率由室温加热至750℃～950℃，然后在750℃～950℃的温度条件下保温12h～48h，而后随炉冷却至室温，得到碳化物均匀弥散分布的高Nb-TiAl合金。
发明专利
一种适用于Al-Mg-Sc合金的化学铣切溶液和化学铣切工艺
实质审查的生效

专利号: CN114836755A

申请人: 西南铝业（集团）有限责任公司
发明人: 冯旺;杨鹏彦
申请日期: 2022-05-23
公开日期: 2022-08-02
IPC分类: C23F1/04
摘要:
本发明提供了一种适用于Al?Mg?Sc合金的化学铣切溶液，由150～200g/L的氢氧化钠、10～50g/L的铝、30～50g/L的三乙醇胺、5～15g/L的硫化钠组成。本申请还提供了利用化学铣切溶液进行化学铣切的方法。本申请提供了一种适用于Al?MgSc合金的化学铣切溶液，其通过腐蚀剂和缓蚀剂的选择，使得Al?Mg?Sc合金经过化学铣切后的化铣面表面形貌和粗糙度优良，能够满足航空航天材料的需求。
主权项:
1.一种适用于Al-Mg-Sc合金的化学铣切溶液，由150～200g/L的氢氧化钠、10～50g/L的铝、30～50g/L的三乙醇胺、5～15g/L的硫化钠组成。
发明专利
一种冷冻砂型增材制造用水粘结剂配方及其使用方法
发明专利权授予

专利号: CN114769502A

申请人: 南京航空航天大学
发明人: 杨浩秦;单忠德;施建培
申请日期: 2022-05-17
公开日期: 2023-03-10
IPC分类: B33Y70/10
摘要:
本发明公开了一种冷冻砂型增材制造用水粘结剂配方及其使用方法,所述水粘结剂包含以下组分：5%?30%的亲水性小分子类溶剂、金属纳米颗粒和水基粘剂；其使用方法为基于配方均匀设计表，通过调粘改张的方法使得水基粘结剂表面张力在30?50mN/m，粘度在2?4.5mpa·s，电导率在2000μS/cm以下，PH值适中，获得满足工业阵列喷头的打印专用水粘结剂配方。本发明公开的水粘结剂实现稳定喷射，在低温条件下对石英砂、锆英砂、铬铁矿砂有良好的粘结效果，打印的生坯材料具有良好的机械性能。
主权项:
1.一种冷冻砂型增材制造用水粘结剂配方，其特征在于：所述配方包含质量占比5%-30%的亲水性小分子类溶剂、0%-5%金属纳米颗粒和65%-90%水基粘剂。
发明专利
一种基于激光增材制造的界面强化原位增强铝基复合材料的制备方法
发明专利权授予

专利号: CN115094262A

申请人: 南京航空航天大学
发明人: 王瑞琪;顾冬冬;席丽霞;冯丽莉;陶积彪
申请日期: 2022-05-16
公开日期: 2023-07-14
IPC分类: B22F10/28
摘要:
本发明公开了一种基于激光增材制造的界面强化原位增强铝基复合材料的制备方法，采用熔盐法将锆沉积在硼粉表面，制成锆包覆硼的增强相颗粒，然后通过球磨工艺将AlSi10Mg粉末和锆包覆硼粉末在氩气的保护下均匀混合得到铝基复合粉末，利用激光增材制造进行成形，在激光成形过程中，Zr与B发生反应生成ZrB2，Zr与Al反应生成Al3Zr，获得原位Al3Zr+ZrB2增强铝基复合材料。本发明方法获得的铝基复合材料，Al3Zr可以增强ZrB2与铝基体之间的界面结合，减少缺陷，显著提高材料的综合性能。
主权项:
1.一种基于激光增材制造的界面强化原位增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)利用熔盐法将锆元素均匀镀在硼粉表面，制得锆包覆硼增强颗粒；(2)将球形AlSi10Mg粉末与步骤(1)制得的锆包覆硼颗粒粉末在氩气的保护下混合均匀，获得激光增材制造专用的铝基复合粉末；(3)建立目标零件的三维几何模型，并对该模型进行分层切片处理，用于后续的激光成形；(4)利用激光增材制造技术根据步骤(3)中所得的切片数据，将步骤(2)中获得的铝基复合粉末进行激光选区逐层熔凝成形，获得原位Al3Zr+ZrB2增强铝基复合材料。
发明专利

金属粉末专利分析

材料体系分布
制备工艺分布
技术领域分布 (IPC分类)
💡 技术分类说明： 悬停在图表柱子上查看： B22F10/28(3D打印) • B22F9/04(制粉) • C23C24/10(涂层) • C22C19/05(镍合金) • B33Y50/02(控制) • C22F1/18(热处理)
专利类型分布
法律状态分布

主要申请人分析

主要申请人专利数量