[发明专利]一种基于增材制造功能梯度合金的高通量分析方法

权利要求书

1.一种基于增材制造功能梯度合金的高通量分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、构建材质为指定功能梯度材料的试块模型，采用激光金属沉积方法按照给定的工艺参数进行激光扫描、打印成型，制备得到功能梯度材料试块；

步骤二、基于CALPHAD方法和Scheil模型对所述试块模型的相成分进行高通量热力学分析，预测激光金属沉积方法制造过程中的相形成行为，其中选用多个数据库以产生多个预测结果；

步骤三、对已制得的试块进行表征实验，验证各个所述预测结果的准确性；

步骤四、选取最接近实验结果的预测结果所对应的数据库作为选定数据库；

步骤五、基于CALPHAD方法和Scheil模型以及所述选定数据库，对采用所述指定功能梯度材料进行激光金属沉积方法制造的过程以及所得产品本身进行高通量热力学分析。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤五中的高通量热力学分析包括，各成分梯度在成型过程中所析出的各个相的相分数以及相分数随成分梯度、温度的变化。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤二中，使用Thermo-Calc软件进行基于CALPHAD方法和Scheil模型的相形成计算分析，并分别基于软件中的TCFE9和TCNI8数据库产生预测结果。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤二中的高通量热力学分析包括以下步骤：

2.1基于CALPHAD建立试块模型的热力学模型；

2.2利用TC-Python方法进行Scheil模拟，分别基于Thermo-Calc软件中的TCFE9和TCNI8数据库计算预算固相下各个成分梯度中不同相的相分数。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤三中，表征实验包括以下步骤：

3.1用电火花线切割将成型的试块切割成多个试样；

3.2用标准金相方法将所有试样装盒抛光，然后用王水蚀刻30s；

3.3利用光扫描电镜得到式样表面的SEM图像；

3.4利用能谱分析确定试块中的一种或多种第二相的类别；

3.5对SEM图像中各成分梯度中的一种或多种相的体积分数进行统计，以该统计结果验证相应的高通量热力学分析结果。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，利用ImageJ软件对SEM图像中各个相的体积分数进行统计分析，每种条件下至少使用20幅图像，得到平均统计值作为用于验证对比的实验结果。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述试块模型共20层，分为5个成分梯度，沿成型方向分别为100wt.％SS316、25wt.％IN718+75wt.％SS316、50wt.％IN718+50wt.％SS316、75wt.％IN718+25wt.％SS316，和100wt.％IN718。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述打印成型的过程中，梯度材料粉末的粒径范围为80～125μm，粉末通过两个进料口成型在SS316基板上，梯度材料粉末成分比例通过两个喷嘴的进料速度精确控制。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工艺参数包括：激光功率为300W，扫描速度5mm/s，层厚0.25mm，扫描间距0.50mm，扫描模式为相邻每层之间旋转90°。