[发明专利]激光重熔快速成形装置及重熔成形方法

说明书

本发明公开了一种激光重熔快速成形装置，涉及激光快速成形与材料制备技术领域，包括激光重熔装置、驱动装置和环压压头，环压压头具备呈环形的锻压面，激光重熔装置中的激光头用于向工件发射激光并对工件待处理面进行重熔，激光头的激光发射端能够从锻压面中伸出或激光头发射的激光能够从锻压面中射出至工件待处理面，驱动装置能够驱动环压压头沿垂直于工件待处理面的方向往复移动；本发明还提供一种基于如上所述的激光重熔快速成形装置的激光重熔快速成形方法，本发明提供的激光重熔快速成形装置及重熔成形方法能够提高重熔后工件的性能。

技术领域

本发明涉及激光快速成形与材料制备技术领域，特别是涉及一种激光重熔快速成形装置及重熔成形方法。

背景技术

镍基高温合金由于具有高熔点、低密度及良好的高温抗氧化性等优点，已被广泛应用于航空航天领域。在航空航天领域最为关键的技术为航空发动机制造技术，而目前镍基高温结构材料的制备成本也已占至航空发动机制造总成本的20％～25％。镍基高温合金虽然在航空发动机中应用最为广泛，但仍有许多不足之处：首先，大部分镍基高温合金只能在1100℃以下服役，已接近合金熔点，想要进一步提升该类合金服役温度十分困难；其次，镍基高温合金制造的多晶涡轮叶片晶粒均较为粗大，这可保证其在高温环境下具有良好的抗蠕变变形能力，但晶粒粗大同时也降低了抗疲劳性能，使航空发动机长时服役过程中涡轮叶片在交变应力与热疲劳双重作用下产生裂纹，严重影响航空发动机使用寿命。

镍基高温合金主要由γ′相、γ相、枝晶间β相和其他次生相组成，金属间化合物Ni3Al(γ′相)为镍基高温合金主要强化相，大量研究结果已表明，镍基高温合金服役性能和承温能力正比于合金中的γ′相。因此国内外许多科研工作者均把目光聚焦于镍基高温合金中强化相的研究上，例如在合金中引入其他元素进行第二相强化或析出相强化，以此提高合金在高温下的力学性能。在引入塑性相后，镍基高温合金室温塑性的到明显提升。但到目前为止仍未研制出一种同时兼具优异高温强度和良好室温塑性的镍基高温合金。因此镍基高温合金的进一步研究开发仍有许多难题有待解决。

激光重熔处理，又称为快速熔凝，在快速凝固条件下细化晶粒、组织，达到调控组织的目的。燕山大学采用激光重熔技术对镍基高温合金表面进行了激光重熔处理，重熔后组织内γ′相有所提升，但由于激光重熔过程中过冷度增加，在晶界处容易萌生裂纹，导致组织性能降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种激光重熔快速成形装置及重熔成形方法，以解决上述现有技术存在的问题，提高重熔后工件的性能。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种激光重熔快速成形装置，包括激光重熔装置、驱动装置和环压压头，所述环压压头具备呈环形的锻压面，所述激光重熔装置中的激光头用于向工件发射激光并对工件待处理面进行重熔，所述激光头的激光发射端能够从所述锻压面中伸出或所述激光头发射的激光能够从所述锻压面中射出至所述工件待处理面，所述驱动装置能够驱动所述环压压头沿垂直于所述工件待处理面的方向往复移动。

优选的，还包括支撑件，所述驱动装置固定设置于所述支撑件上，所述环压压头滑动设置于所述支撑件上，所述驱动装置与所述环压压头传动连接。

优选的，所述驱动装置包括电机，所述电机通过曲柄连杆驱动所述环压压头沿直线运动，所述曲柄连杆用于连接所述环压压头的一端通过滑块滑槽结构滑动连接于所述支撑件上。

优选的，所述环压压头呈套筒状，所述环压压头至少一端开口，且开口的一端端面形成所述锻压面，所述激光头穿设于所述环压压头内，所述驱动装置能够驱动所述环压压头沿所述环压压头的轴线方向移动。

优选的，所述环压压头的侧壁上开设有沿所述环压压头长度方向延伸的长孔，所述激光重熔装置包括激光器和连接管，所述激光器设置于所述环压压头外，所述连接管的一端与所述激光器连接或连通，所述连接管的另一端穿过所述长孔并与所述激光头连接或连通。