[发明专利]用于粉末处理的高温流化床

说明书

本发明公开一种系统，所述系统包括炉膛、流化床组件和粉末床。所述流化床组件被定位在所述炉膛中并且包括具有用于接收气体的外腔入口的外腔、定位在所述外腔内部的内腔。所述内腔包括与所述外腔流体连通的内腔入口，和所述气体可通过其退出所述内腔和所述外腔的出口。所述粉末床被设置在所述内腔中。

发明背景

本发明大体上涉及增材制造的领域。具体地说，本公开涉及用于增材制造过程中的粉末的预处理，如通过使用流化床。

增材制造是现有的但是正在发展的技术。在其最广泛的定义中，增材制造是来自薄层进料材料的任何分层结构或制品。增材制造可以涉及将液体材料、层材料或颗粒材料应用到工序中，然后烧结、固化、熔融和/或切割以形成层。所述过程重复多达几千次以构造所需领域的成品部件或制品。

通常需要预处理用于一些增材制造过程中的原始粉末。预处理可以包括对粉末进行涂覆、脱气和热处理。粉末颗粒可以被涂覆来防止颗粒在增材制造过程中氧化。例如，美国专利号7,141,207公开了通过使用流化床来将铜涂层施加到铝粉上。

脱气可以被用于从粉末颗粒中去除水蒸气。在制造过程中当粉末的表面暴露于环境中时，其可以很快被氧化。水蒸气可以吸收进氧化物中，这可以致使通过增材制造过程所形成的材料中的空隙。从制造材料中去除水分的方法可能致使氢气的形成，这可以导致最终材料更脆。从粉末中去除水蒸气的先前方法包括各种脱气的方法。例如，美国专利号5,976,456描述了利用将铝粉在真空中加热到非常高的温度的脱气方法。然而，在维持脱气过程中非常低的压力真空的情况下可能发生复杂性。

此外，气体的高温热处理的传统方法可能致使粉末的不希望的烧结。例如，如在美国专利号6,811,765中所讨论的，已将流化床与粉末的热处理结合使用以防止结块。然而，制造这种热处理系统复杂且昂贵。

因此，存在对用于预处理用在增材制造过程中的粉末的简单、可靠且廉价的系统和方法的需要。

发明概述

一种如能够与增材制造过程一起使用的系统包括炉膛、流化床组件和粉末床。流化床组件被定位在炉膛中并且包括具有用于接收气体的外腔入口的外腔，和定位在外腔内部的内腔。内腔包括与外腔流体连通的内腔入口，和气体可通过其退出内腔和外腔的出口。粉末床被设置在内腔中。

处理粉末的方法包括：将粉末颗粒引入内腔，将内腔定位在设置在炉膛中的外腔的内部，将气体供应至外腔以围绕内腔，使气体流入内腔中，利用气体使粉末颗粒流化，并利用炉膛热处理粉末颗粒。

附图简述

图1是并入本公开的流化床组件的增材制造过程的示意性方框图。

图2是根据本公开的流化床组件的示例性实施方案的示意性截面视图。

图3是根据本公开的流化床组件的第二实施方案的示意性截面正视图。

详细说明

图1是并入本公开的流化床组件的增材制造过程10的示意性方框图。过程10包括使用粉末供应12供应粉末的步骤A；使颗粒流过流化床组件14用于处理的步骤B；利用所处理的粉末使用增材制造系统16执行增材制造过程的步骤C；和生产如零件18的制造品的步骤D。

来自粉末供应12的粉末流过流化床组件14。流化床组件14改变粉末的力学特性以最佳化用于利用增材制造系统16来操作的粉末颗粒。例如，流化床组件14可以在极高的温度下对粉末供应12进行热处理。增材制造系统16选择性地将最佳化粉末凝固成零件18，所述零件18具有基于定义了零件18的计算机辅助绘图(CAD)文件的形状。在一个实施方案中，过程10被用于生产用于燃气涡轮发动机的部件，如用于燃气涡轮发动机或压缩机的叶片。