【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及增材制造，具體涉及一種用于激光粉末床加工過程原位研究的裝置。
技術(shù)介紹
1、激光粉末床加工技術(shù)包括激光熔覆技術(shù)、激光粉末床熔化增材制造技術(shù)等。在激光熔覆過程中，激光束照射在粉末表面，通過控制工藝參數(shù)，使粉末和基體表面熔化后重新凝固，以實現(xiàn)冶金結(jié)合。在激光粉末床熔化增材制造過程中，每一層材料的添加都是由激光加熱粉末使其熔化、然后冷卻凝固而實現(xiàn)的，在多層材料的疊加過程中，材料會經(jīng)歷多次熱循環(huán)，每一層的固化都需要與下一層良好結(jié)合，以確保零件的整體性和強(qiáng)度。在激光粉末床加工技術(shù)中，均存在激光與粉末的相互作用、粉末和基材在受熱升溫過程中的固相轉(zhuǎn)變、熔化、凝固及冷卻過程中的固相轉(zhuǎn)變，材料熔化形成的熔池中，還會產(chǎn)生馬蘭戈尼流等現(xiàn)象，并伴隨著孔隙或微裂紋等缺陷的產(chǎn)生，加工過程所包含的現(xiàn)象十分復(fù)雜，這些組織機(jī)構(gòu)演變過程通常在極短的時間和微小尺度發(fā)生。組織結(jié)構(gòu)演變和孔隙等的形成都會對材料最終的性能產(chǎn)生影響。通過常規(guī)、非原位實驗難以捕獲熔凝過程中的組織結(jié)構(gòu)的中間變化，導(dǎo)致難以深入揭示熔凝過程中的相變規(guī)律、熔池演化規(guī)律和孔隙形成機(jī)理。同步輻射x射線和中子散射技術(shù)具有高時空分辨率和高穿透性等優(yōu)勢，能夠原位、無損表征材料組織結(jié)構(gòu)，可以在較短時間內(nèi)進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)分析和成像。利用同步輻射x射線和中子散射技術(shù)開展原位實驗，通過調(diào)節(jié)激光功率、掃描速率等工藝參數(shù)進(jìn)行激光粉末床加工實驗，同時收集同步輻射x射線或中子散射數(shù)據(jù)，追蹤材料熔凝過程中的物相組成與結(jié)構(gòu)演化，記錄激光與粉末作用過程中粉末的濺射行為、熔池形態(tài)的演化、孔隙的形成和遷移等現(xiàn)象，可揭示
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題是提供一種用于激光粉末床加工過程原位研究的裝置，可以實時記錄熔凝過程中的物相組成與結(jié)構(gòu)演化、激光與粉末作用過程中粉末的濺射行為、熔池形態(tài)的演化、孔隙形成等瞬態(tài)信息，幫助理解粉末床制造與加工過程中的物理和化學(xué)現(xiàn)象，結(jié)合在不同工藝參數(shù)下所得到的材料組織結(jié)構(gòu)演變信息，幫助厘清不同工藝參數(shù)對樣品的影響，從而為調(diào)控增材制造樣品的組織結(jié)構(gòu)和性能提供支撐。
2、為解決上述問題，本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案：
3、一種用于激光粉末床加工過程原位研究的裝置，包括密封艙、三維運(yùn)動系統(tǒng)、加熱平臺、樣品槽和送粉機(jī)構(gòu)。
4、所述三維運(yùn)動系統(tǒng)固定地配置在所述密封艙內(nèi)。
5、所述加熱平臺配置在所述三維運(yùn)動系統(tǒng)上，跟隨所述三維運(yùn)動系統(tǒng)運(yùn)動。
6、所述樣品槽可拆卸地配置在所述加熱平臺上，受所述加熱平臺加熱。
7、所述送粉機(jī)構(gòu)用于為所述樣品槽輸送金屬粉末。
8、所述密封艙設(shè)置有入射窗口、出射窗口、觀察窗和激光束通過窗口，所述入射和出射窗口處均蓋設(shè)有薄膜，以密封所述入射和出射窗口。
9、所述薄膜與光源產(chǎn)生的信號對光源與樣品產(chǎn)生的信號不產(chǎn)生干擾。
10、所述密封艙外配置有攝像頭，用于通過所述觀察窗監(jiān)控加工過程中所述樣品臺的全貌。
11、所述密封艙外配置有紅外熱成像儀，用于記錄被加工樣品加工過程中的溫度信息。
12、所述攝像頭和紅外熱成像儀均位于所述觀察窗的一側(cè)。
13、本公開至少一實施例提供的用于激光粉末床加工過程原位研究的裝置中，所述密封艙還具有艙門，所述艙門與所述密封艙鉸接連接。
14、本公開至少一實施例提供的用于激光粉末床加工過程原位研究的裝置中，所述薄膜配置為與所述密封艙可拆卸連接。
15、本公開至少一實施例提供的用于激光粉末床加工過程原位研究的裝置中，所述送粉機(jī)構(gòu)包含有：存儲容器和送粉管。
16、所述存儲容器固定地配置在所述密封艙的外頂面。
17、所述送粉管配置為與所述存儲容器連通。
18、所述密封艙頂部設(shè)置有穿孔，所述送粉管通過所述穿孔插入所述密封艙內(nèi)。
19、本公開至少一實施例提供的用于激光粉末床加工過程原位研究的裝置中，還包括：保護(hù)性氣體供給系統(tǒng)，所述保護(hù)性氣體供給系統(tǒng)用于為所述密封艙供給保護(hù)性氣體。
20、本公開至少一實施例提供的用于激光粉末床加工過程原位研究的裝置中，所述樣品槽呈凹槽狀設(shè)置；
21、所述樣品槽與所述薄膜平行。
22、本公開至少一實施例提供的用于激光粉末床加工過程原位研究的裝置中，所述送粉管上配置有電控閥，用于控制所述送粉管的通斷。
23、本公開至少一實施例提供的用于激光粉末床加工過程原位研究的裝置中，所述密封艙上配置有氣體通道，所述氣體通道配置為與所述保護(hù)性氣體供給系統(tǒng)連接。
24、所述氣體通道設(shè)置有兩個。
25、兩個所述氣體通道分別配置在所述密封艙的兩側(cè)，且兩個所述氣體通道呈高低分布。
26、其中一所述氣體通道用于與所述保護(hù)性氣體供給系統(tǒng)連接。
27、另一所述氣體通道用于排出空氣。
28、本公開至少一實施例提供的用于激光粉末床加工過程原位研究的裝置中，所述三維運(yùn)動系統(tǒng)位于所述密封艙的內(nèi)底面。
29、所述三維運(yùn)動系統(tǒng)為三軸電動控制位移平臺。
30、本公開至少一實施例提供的用于激光粉末床加工過程原位研究的裝置中，所述樣品槽底面配置有連接槽，所述加熱平臺上設(shè)置有與連接槽相配對的連接部，所述樣品槽和加熱平臺配置為通過所述連接槽和連接部可拆卸連接。
31、本專利技術(shù)的有益效果為：可以實時記錄瞬態(tài)信息，幫助理解激光粉末床制造與加工過程中材料的物理和化學(xué)現(xiàn)象，結(jié)合在不同工藝參數(shù)下所得到的材料組織結(jié)構(gòu)演變信息，幫助厘清不同工藝參數(shù)對樣品的影響，從而為調(diào)控增材制造樣品的組織結(jié)構(gòu)和性能提供支撐。
32、可以根據(jù)研究目的方便的更換樣品，可以實現(xiàn)粉末和基板預(yù)熱功能，可以記錄加工過程中樣品瞬時溫度以及加工影像，且可以用于同步輻射x射線和中子散射原位實驗。同步輻射x射線實驗時薄膜采用聚酰亞胺薄膜，中子散射原位實驗時薄膜采用鋁箔。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點】
1.一種用于激光粉末床加工過程原位研究的裝置，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于激光粉末床加工過程原位研究的裝置，其特征在于，所述密封艙還具有艙門，所述艙門與所述密封艙鉸接連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于激光粉末床加工過程原位研究的裝置，其特征在于，所述薄膜配置為與所述密封艙可拆卸連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于激光粉末床加工過程原位研究的裝置，其特征在于，所述送粉機(jī)構(gòu)包含有：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于激光粉末床加工過程原位研究的裝置，其特征在于，還包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于激光粉末床加工過程原位研究的裝置，其特征在于，所述樣品槽呈凹槽狀設(shè)置；
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于激光粉末床加工過程原位研究的裝置，其特征在于，所述送粉管上配置有電控閥，用于控制所述送粉管的通斷。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于激光粉末床加工過程原位研究的裝置，其特征在于，所述密封艙上配置有氣體通道，所述氣體通道配置為與所述保護(hù)性氣體供給系統(tǒng)連接；
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10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于激光粉末床加工過程原位研究的裝置，其特征在于，所述樣品槽底面配置有連接槽，所述加熱平臺上設(shè)置有連接槽相配對的連接部，所述樣品槽和加熱平臺配置為通過所述連接槽和連接部可拆卸連接。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于激光粉末床加工過程原位研究的裝置，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于激光粉末床加工過程原位研究的裝置，其特征在于，所述密封艙還具有艙門，所述艙門與所述密封艙鉸接連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于激光粉末床加工過程原位研究的裝置，其特征在于，所述薄膜配置為與所述密封艙可拆卸連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于激光粉末床加工過程原位研究的裝置，其特征在于，所述送粉機(jī)構(gòu)包含有：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于激光粉末床加工過程原位研究的裝置，其特征在于，還包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于激光粉末床加工過程原位研究的裝置，其特征在于，所述樣品槽呈凹槽狀設(shè)置；<...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：許鑫，鄧志凱，貝志鴻，孫冬柏，吳忠華，俞宏英，邢雪青，
申請(專利權(quán))人：中山大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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