[发明专利]一种多自由度数控冶金射流直接成形的制备方法和设备

摘要

一种多自由度数控冶金射流直接成形的制备方法和设备，将熔融金属液射流到基层上，热量通过基层和惰性气体对流迅速带走，射流金属液在运动基板行走的同时进行凝固，由于凝固是分散的过程，金属液热量瞬间被耗散掉，从而实现具有较大冷速的凝固。不同于传统的金属喷射沉积快速凝固技术，射流出的金属液为连续柱状液流，而非弥散细小的金属液滴，柱状液流内部无气体。液流在凝固前的瞬间发生横向铺展，可实现致密的冶金结合。由于抽高真空除氧并通入高纯惰性气体保护，金属沉积层间无氧化发生，不生成影响冶金质量的氧化膜。

主权项

一种多自由度数控冶金射流直接成形的设备，其特征在于：包括炉体基座、真空双层炉体、真空计、惰性气体强制冷却装置、坩埚升降及射流惰性气体加压装置、测温装置、炉体观察窗、惰性气体进气阀、大气交换阀、沉积基板运动控制器、数控编程计算机、真空泵、熔炼电源、惰性气体瓶、运动机构支架、水平旋转基座、水平面旋转滑轨、水平二维横向运动机构、水平二维纵向运动机构、垂直一维运动机构、冶金射流沉积基板、弯曲沉积工件倾转夹具、熔炼加热装置、熔炼坩埚、送料机构、测温热电偶、红外测温装置、沉积基板倾转机构基板循环冷却水管道和冷却水系统；真空双层炉体固定在炉体基座上，真空计、惰性气体强制冷却装置和测温装置固定在真空双层炉体上，炉体观察窗、惰性气体进气阀、大气交换阀设置在真空双层炉体的炉壁上，真空泵对真空双层炉体抽真空，运动机构支架、水平旋转基座、水平面旋转滑轨、水平二维横向运动机构、水平二维纵向运动机构、垂直一维运动机构、冶金射流沉积基板、弯曲沉积工件倾转夹具、熔炼加热装置、熔炼坩埚、送料机构、测温热电偶、红外测温装置和沉积基板倾转机构都处于真空双层炉体内，坩埚升降及射流惰性气体加压装置穿过真空双层炉体并与熔炼坩埚连接，惰性气体瓶与惰性气体强制冷却装置和坩埚升降及射流惰性气体加压装置连接，熔炼坩埚处于冶金射流沉积基板的上方，冶金射流沉积基板上设有弯曲沉积工件倾转夹具，沉积基板倾转机构和垂直一维运动机构固定在冶金射流沉积基板的下端，水平二维纵向运动机构固定在垂直一维运动机构的下端，水平二维纵向运动机构固定在水平二 维横向运动机构上，运动机构支架固定在真空双层炉体的内壁上，水平旋转基座为空心结构并固定在运动机构支架上，水平二维横向运动机构通过水平面旋转滑轨固定在水平旋转基座上，沉积基板运动控制器与运动机构支架、水平旋转基座、水平面旋转滑轨、水平二维横向运动机构、水平二维纵向运动机构、垂直一维运动机构、冶金射流沉积基板连接，数控编程计算机与沉积基板运动控制器连接，熔炼电源与熔炼加热装置连接，熔炼加热装置固定在熔炼坩埚外，送料机构设置在熔炼坩埚的上端，测温热电偶插入到熔炼坩埚内，红外测温装置设置在冶金射流沉积基板的上方，熔炼坩埚的底部开有射流孔，冶金射流沉积基板通过基板循环冷却水管道与冷却水系统连接，真空双层炉体也与冷却水系统相连通。