【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于特種加工，尤其涉及一種多材料變梯度零件及其制造方法。
技術(shù)介紹
1、航空發(fā)動(dòng)機(jī)工作環(huán)境復(fù)雜，存在一個(gè)零件上工作溫差大于300℃的惡劣工況，所以提出了零件不同部位對(duì)材料的力學(xué)性能要求不同的需求。如高壓渦輪盤輪緣工作溫度約為600℃，輪心工作溫度約為300℃。設(shè)計(jì)時(shí)要求輪緣材料具有較好的蠕變性能，輪心材料具有較好的低循環(huán)疲勞性能。目前可通過(guò)輪緣和輪心實(shí)施不同的熱處理工藝獲得不同的晶粒尺寸以滿足上述要求，但實(shí)際收益不太明顯。另一種方法是輪緣和輪心采用不同的材料拼接為一個(gè)輪盤零件，目前研究的方案為輪緣和輪心套接后熱等靜壓，套接界面材料性能變化梯度較大，較難對(duì)套接區(qū)進(jìn)行力學(xué)和壽命評(píng)價(jià)。
2、目前多材料連接常用方案為焊接，如摩擦焊、熱等靜壓擴(kuò)散焊。在航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域摩擦焊常用于整體葉盤制造，即在輪緣焊接葉片。熱等靜壓擴(kuò)散焊常用于雙性能輪盤制造。但上述兩種方法均為多材料“硬”過(guò)渡，過(guò)渡區(qū)域?yàn)?mm-5mm量級(jí)，在如此窄的過(guò)渡區(qū)域完成兩種材料的組織過(guò)渡，易在過(guò)渡區(qū)形成缺陷、內(nèi)應(yīng)力和強(qiáng)度薄弱區(qū)。又因?yàn)檫^(guò)渡區(qū)微觀組織的不可設(shè)計(jì)性和工藝隨機(jī)性，導(dǎo)致目前沒(méi)有成熟的強(qiáng)度仿真方法進(jìn)行安全性評(píng)估。因此需要一種滿足零件不同部位對(duì)材料性能的差異化要求，同時(shí)材料過(guò)渡區(qū)具有可設(shè)計(jì)性的零件制備方法。
3、公告為為cn113290846a的專利文件公開(kāi)了一種基于dlp和fdm的復(fù)合多材料增材制造裝置及方法，采用dlp光固化和fdm熔融沉積成型技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)多材料的復(fù)合增材加工。在通過(guò)dlp光機(jī)對(duì)光敏樹(shù)脂進(jìn)行曝光加工成型之后，可以根據(jù)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本專利技術(shù)提供了一種多材料變梯度零件及其制造方法。
2、本專利技術(shù)通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)。
3、本專利技術(shù)提供的一種多材料變梯度零件的制造方法，包括以下步驟：
4、s1：對(duì)零件工作溫度和載荷進(jìn)行分析，評(píng)估雙材料或多材料方案可行性；
5、s2：原材料選型，確定絲材直徑和絲材預(yù)處理工藝；
6、s3：設(shè)計(jì)模具，將原材料在模具內(nèi)進(jìn)行排列、纏繞；
7、s4：編制纏繞完成后毛坯的熱處理工藝；
8、s5：脫模和缺陷監(jiān)測(cè)。
9、優(yōu)選地，所述原材料的種類數(shù)量大于等于兩種，原材料以絲材形式加入到模具內(nèi)并進(jìn)行排列。
10、優(yōu)選地，所述排列過(guò)程中，相鄰的不同原材料之間設(shè)置過(guò)渡區(qū)，所述過(guò)渡區(qū)內(nèi)包括相鄰的不同原材料中的兩種或多種。
11、優(yōu)選地，所述排列步驟包括：選取與絲材切面呈垂直的零件截面，計(jì)算零件的截面面積，確定原材料的絲材直徑，確定不同原材料絲材在零件截面上的堆疊位置，并根據(jù)原材料的絲材直徑計(jì)算在零件截面上的堆疊層數(shù)，然后進(jìn)行纏繞。
12、優(yōu)選地，所述纏繞方式包括：將原材料按照堆疊位置及堆疊層數(shù)進(jìn)行拼接，所有原材料拼接為一根絲材后，以零件中線為軸線進(jìn)行纏繞。
13、通過(guò)上述制造方法制造的多材料變梯度零件。
14、優(yōu)選地，所述多材料變梯度零件包括外套和內(nèi)芯，所述外套設(shè)置槽a，所述內(nèi)芯置于槽a內(nèi)，外套和內(nèi)芯通過(guò)將原材料在模具內(nèi)進(jìn)行排列、纏繞后進(jìn)行熱處理制備，熱處理步驟包括：在900-1300℃，壓力為100-150mpa的氬氣環(huán)境下保溫1-4h，然后隨爐冷卻至室溫。
15、優(yōu)選地，所述原材料包括絲材a和絲材b，所述外套通過(guò)材質(zhì)為材料a的絲材a制備，所述內(nèi)芯通過(guò)材質(zhì)包括材料a與材料b的絲材b制備，所述模具上設(shè)置槽b。
16、優(yōu)選地，所述絲材b的制備步驟包括：將材料a通過(guò)eb-pvd的方式在材質(zhì)為材料b的絲材c表面沉積，得到包覆材料a層的絲材b，所述絲材a與絲材b直徑相同，所述材料a為sic，所述材料b為tc17。
17、優(yōu)選地，所述槽b內(nèi)的堆疊順序從下至上依次為：絲材a層、過(guò)渡區(qū)a、絲材b層、過(guò)渡區(qū)b及絲材a層。
18、本專利技術(shù)的有益效果在于：
19、1、本專利技術(shù)通過(guò)多材料線材拼接-纏繞成型-熱等靜壓工序?qū)崿F(xiàn)多材料變梯度零件制造，解決了兩種材料套接或者焊接引起的連接界面梯度變化大的問(wèn)題，滿足惡劣工作環(huán)境下單一零件對(duì)不同部位力學(xué)性能差異的設(shè)計(jì)要求。
20、2、本專利技術(shù)使用多材料變梯度連接的方式，并通過(guò)絲材的拼接、纏繞實(shí)現(xiàn)，通過(guò)絲材的直徑、長(zhǎng)度和拼接順序達(dá)到過(guò)渡區(qū)材料組織可設(shè)計(jì)性。
21、3、本專利技術(shù)的方法可用于回轉(zhuǎn)體零件徑向變梯度設(shè)計(jì)，也可用于回轉(zhuǎn)體零件軸向變梯度設(shè)計(jì)。
22、4、本專利技術(shù)的方法所生產(chǎn)的零件通過(guò)熱等靜壓實(shí)現(xiàn)相鄰絲材融合和密實(shí)，并最終形成多材料零件毛坯。
本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種多材料變梯度零件的制造方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權(quán)利要求1所述的一種多材料變梯度零件的制造方法，其特征在于：所述原材料的種類數(shù)量大于等于兩種，原材料以絲材形式加入到模具內(nèi)并進(jìn)行排列。
3.如權(quán)利要求1所述的一種多材料變梯度零件的制造方法，其特征在于：所述排列過(guò)程中，相鄰的不同原材料之間設(shè)置過(guò)渡區(qū)，所述過(guò)渡區(qū)內(nèi)包括相鄰的不同原材料中的兩種或多種。
4.如權(quán)利要求2所述的一種多材料變梯度零件的制造方法，其特征在于：所述排列步驟包括：選取與絲材切面呈垂直的零件截面，計(jì)算零件的截面面積，確定原材料的絲材直徑，確定不同原材料絲材在零件截面上的堆疊位置，并根據(jù)原材料的絲材直徑計(jì)算在零件截面上的堆疊層數(shù)，然后進(jìn)行纏繞。
5.如權(quán)利要求4所述的一種多材料變梯度零件的制造方法，其特征在于：所述纏繞方式包括：將原材料按照堆疊位置及堆疊層數(shù)進(jìn)行拼接，所有原材料拼接為一根絲材后，以零件中線為軸線進(jìn)行纏繞。
6.一種如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的制造方法制造的多材料變梯度零件。
7.如權(quán)利要求6所述的一種多材料變梯
8.如權(quán)利要求7所述的一種多材料變梯度零件，其特征在于：所述原材料包括絲材A(4)和絲材B(5)，所述外套(1)通過(guò)材質(zhì)為材料A的絲材A(4)制備，所述內(nèi)芯(2)通過(guò)材質(zhì)包括材料A與材料B的絲材B(5)制備，所述模具(3)上設(shè)置槽B(31)。
9.如權(quán)利要求8所述的一種多材料變梯度零件，其特征在于：所述絲材B(5)的制備步驟包括：將材料A通過(guò)EB-PVD的方式在材質(zhì)為材料B的絲材C(6)表面沉積，得到包覆材料A層的絲材B(5)，所述絲材A(4)與絲材B(5)直徑相同，所述材料A為SiC，所述材料B為TC17。
10.如權(quán)利要求8所述的一種多材料變梯度零件，其特征在于：所述槽B(31)內(nèi)的堆疊順序從下至上依次為：絲材A層(7)、過(guò)渡區(qū)A(8)、絲材B層(9)、過(guò)渡區(qū)B(81)及絲材A層(7)。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種多材料變梯度零件的制造方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權(quán)利要求1所述的一種多材料變梯度零件的制造方法，其特征在于：所述原材料的種類數(shù)量大于等于兩種，原材料以絲材形式加入到模具內(nèi)并進(jìn)行排列。
3.如權(quán)利要求1所述的一種多材料變梯度零件的制造方法，其特征在于：所述排列過(guò)程中，相鄰的不同原材料之間設(shè)置過(guò)渡區(qū)，所述過(guò)渡區(qū)內(nèi)包括相鄰的不同原材料中的兩種或多種。
4.如權(quán)利要求2所述的一種多材料變梯度零件的制造方法，其特征在于：所述排列步驟包括：選取與絲材切面呈垂直的零件截面，計(jì)算零件的截面面積，確定原材料的絲材直徑，確定不同原材料絲材在零件截面上的堆疊位置，并根據(jù)原材料的絲材直徑計(jì)算在零件截面上的堆疊層數(shù)，然后進(jìn)行纏繞。
5.如權(quán)利要求4所述的一種多材料變梯度零件的制造方法，其特征在于：所述纏繞方式包括：將原材料按照堆疊位置及堆疊層數(shù)進(jìn)行拼接，所有原材料拼接為一根絲材后，以零件中線為軸線進(jìn)行纏繞。
6.一種如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的制造方法制造的多材料變梯度零件。
7.如權(quán)利要求6所述的一種多材料變梯度零件，其特征在于：包括...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：高陽(yáng)，鄒茉，楊洪偉，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)航發(fā)貴陽(yáng)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研究所，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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