[发明专利]一种轻质高强耐高温钛合金点阵结构活塞及制备方法

权利要求书

1.一种轻质高强耐高温钛合金点阵结构活塞，包括活塞头部、活塞销座和活塞裙部，其特征在于，

所述活塞头部的侧面具有三道相互平行的第一环槽、第二环槽和第三环槽，用于安装活塞环，所述活塞头部的顶面厚度为2～5mm，所述第一环槽距所述活塞头部的顶面的距离为3～7mm，用于使所述活塞头部的高度缩小至8～15mm；

所述活塞销座由销孔及周围的扇形减重凹槽组成，在所述扇形减重凹槽受力较小的左右两侧壁面上具有两个减重圆孔，在所述销孔受力较小的左右两侧内壁上，具有四个深度与所述销孔相同的圆弧形减重凹槽，所述销孔的深度为5～10mm，所述减重圆孔的直径为3～10mm，所述圆弧形减重凹槽的弧长为5～10mm；

所述活塞裙部由内部的点阵结构和外部的壁板组成，所述点阵结构由点阵单胞周期排列组成，用于缓冲所述轻质高强耐高温钛合金点阵结构活塞受到的冲击，使活塞工作过程中点阵结构能够充分弹性变形，将受力较大的活塞头部的应力分散到受力较小的活塞裙部，减小所述活塞头部的应力集中，所述点阵单胞为体心立方型或面心立方型中的至少一种，所述点阵单胞的边长在不同方向上互不相同，沿活塞运动轴向边长为1～3mm，沿所述活塞裙部厚度方向边长为2～5mm，沿活塞周向边长为5～10mm；所述点阵单胞的单胞杆的直径为0.2～1mm；所述壁板的厚度为0.2～0.5mm；所述壁板用于保护和支撑所述点阵结构。

2.根据权利要求1所述的轻质高强耐高温钛合金点阵结构活塞，其特征在于，所述活塞头部的强度为900～1500MPa，能够承受600～1800℃的高温燃气和10～25MPa的爆发压力。

3.根据权利要求1所述的轻质高强耐高温钛合金点阵结构活塞，其特征在于，所述销孔的内壁的硬度值为300～600HV，用于承受活塞销的往复运动载荷及摩擦磨损。

4.根据权利要求1所述的轻质高强耐高温钛合金点阵结构活塞，其特征在于，所述轻质高强耐高温钛合金点阵结构活塞的等效密度为2.0～4.0g/cm³。

5.一种轻质高强耐高温钛合金点阵结构活塞的制备方法，其特征在于，所述制备方法用于制备根据权利要求1至4中任一项所述的轻质高强耐高温钛合金点阵结构活塞，所述制备方法包括如下步骤：

步骤1：构建所述轻质高强耐高温钛合金点阵结构活塞的三维模型；

步骤2：利用分层切片软件对所述三维模型进行切片处理；

步骤3：利用路径规划软件将切片处理后的所述三维模型分为填充和轮廓，并分别对其进行成形路径规划处理，获得所述填充的成形路径和所述轮廓的成形路径；

步骤4：以钛合金粉末、钛合金线材或钛合金块体为原料，利用金属3D打印设备的3D打印系统，根据所述填充的成形路径和所述轮廓的成形路径，依次进行所述填充和所述轮廓的单层打印成形；

步骤5：重复上述步骤4，直到一体化成形得到所述轻质高强耐高温钛合金点阵结构活塞。

6.根据权利要求5所述的轻质高强耐高温钛合金点阵结构活塞制备方法，其特征在于，所述3D打印系统为基于激光束的3D打印系统、基于电子束的3D打印系统、基于离子束的3D打印系统或基于液流快冷的3D打印系统中的至少一种。

7.根据权利要求5所述的轻质高强耐高温钛合金点阵结构活塞制备方法，其特征在于，对所述轻质高强耐高温钛合金点阵结构活塞进行热处理强化。

8.一种轻质高强耐高温钛合金点阵结构活塞的3D打印系统，其特征在于，所述系统包括：

处理器和用于存储可执行指令的存储器；

其中，所述处理器被配置为执行所述可执行指令，以执行根据权利要求5至7中任一项所述的轻质高强耐高温钛合金点阵结构活塞的制备方法。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现根据权利要求5至7中任一项所述的轻质高强耐高温钛合金点阵结构活塞的制备方法。