【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及金屬增材制造領(lǐng)域，尤其是涉及一種減少選區(qū)激光熔化成形鐵鎵合金缺陷的工藝窗口確定方法及鐵鎵合金試樣。
技術(shù)介紹
1、相較于添加稀土元素的磁致伸縮材料，鐵鎵合金具有較高的居里溫度(750℃)，沿<100>方向有最大的磁致伸縮系數(shù)，且不需要添加其他元素也可以獲得較高的磁致伸縮(400ppm)。但傳統(tǒng)的加工方式有著較高的加工成本和加工局限性，這制約了鐵鎵合金磁致伸縮材料的應(yīng)用。slm由于其高溫度梯度和快速凝固的特性，可以使高溫時(shí)析出的亞穩(wěn)相在快速凝固后被保留，而鐵鎵合金的磁致伸縮性能主要由高溫時(shí)析出的無序a2相和a2相上析出的m-d03納米沉淀相決定，與此同時(shí)，slm技術(shù)具有強(qiáng)各向異性成型優(yōu)勢，因而通過slm成形鐵鎵合金有著巨大潛力。然而在打印過程中，不合適的工藝參數(shù)會(huì)導(dǎo)致成型件呈現(xiàn)較高的孔隙率和裂紋密度進(jìn)而影響到材料的性能，且不同的材料所對應(yīng)的打印工藝窗口均有差異，因此需要探索合適的工藝參數(shù)范圍來減少打印過程中產(chǎn)生的缺陷。這有助于拓寬鐵鎵合金的應(yīng)用范圍，明確工藝窗口有著很大的科研價(jià)值。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于提供一種減少選區(qū)激光熔化成形鐵鎵合金缺陷的工藝窗口確定方法及鐵鎵合金試樣，基于響應(yīng)曲面法，通過最少的實(shí)驗(yàn)次數(shù)，即可了解到激光功率、掃描速度和掃描間距與缺陷之間的交互作用關(guān)系，進(jìn)而通過預(yù)測模型得到裂紋密度和孔隙率最少的試樣，有效提高了激光選區(qū)熔化過程中探索工藝窗口的效率，大幅降低了制造成本，為零件成形工藝的選擇提供參考。
2、為實(shí)現(xiàn)
3、步驟1、選取主要工藝參數(shù)的初步工藝窗口，主要工藝參數(shù)包括激光功率，掃描速度，掃描間距；
4、步驟2、根據(jù)主要工藝參數(shù)和其他工藝參數(shù)生成具體實(shí)驗(yàn)參數(shù)，根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)參數(shù)生成鐵鎵合金試樣；
5、步驟3、統(tǒng)計(jì)鐵鎵合金試樣的孔隙率和裂紋密度；
6、步驟4、在其他工藝參數(shù)相同的情況下，采用響應(yīng)面法建立主要工藝參數(shù)與缺陷之間的交互作用關(guān)系，建立缺陷預(yù)測模型，實(shí)現(xiàn)對材料孔隙率和裂紋密度的預(yù)測，根據(jù)預(yù)測結(jié)果確定主要工藝參數(shù)的最終工藝窗口，得到最終窗口為激光功率為100～110w，掃描速度為1100～1300mm/s，掃描間距為60～70μm。
7、優(yōu)選的，其他工藝參數(shù)包括
8、成形過程采用之字形掃描且層間旋轉(zhuǎn)角度為90°，鋪粉厚度為30-40μm，光斑直徑為50-70μm，基板預(yù)熱溫度為100-200℃。
9、優(yōu)選的，鐵鎵合金成分為fe1-xgax，其中x表示ga原子百分比，x＝15-30at.％。
10、優(yōu)選的，生成的鐵鎵合金試樣，在打印完成后需要在100-300℃下退火5h完成去應(yīng)力退火。
11、優(yōu)選的，統(tǒng)計(jì)鐵鎵合金試樣的孔隙率和裂紋密度，包括
12、將試樣打磨并拋光，隨機(jī)選取五處拍攝om圖片，之后使用imagej測量試樣沿構(gòu)建方向的孔隙率和裂紋密度，獲取響應(yīng)面法所需試樣樣本。
13、優(yōu)選的，建立缺陷預(yù)測模型包括
14、裂紋預(yù)測模型：
15、cracks＝13.287-0.216094*p-0.00830129*s+107.759*h-6.9e-06*p*s-0.356*p*h-0.0152357*s*h+0.00114436*p^2+3.96161e-06*s^2-332.357*h^2；
16、孔隙率預(yù)測模型：
17、pores＝36.8782-0.195187*p-0.0292048*s-305.905*h-9.25e-09*p*s-0.858*p*h+0.166809*s*h+0.00119187*p^2+7.99512e-06*s^2+1621.86*h^2；
18、其中p代表激光功率、s代表掃描速度、h代表掃描間距。
19、一種打印的鐵鎵合金試樣，采用一種減少選區(qū)激光熔化成形鐵鎵合金缺陷的工藝窗口確定方法得到的工藝窗口制備。
20、因此，本專利技術(shù)采用上述的一種減少選區(qū)激光熔化成形鐵鎵合金缺陷的工藝窗口確定方法及鐵鎵合金試樣，通過響應(yīng)曲面法確定了鐵鎵合金工藝窗口，獲得了缺陷最少的樣塊。少量的實(shí)驗(yàn)次數(shù)，極大地提高了工藝探索的效率的同時(shí)，使制造成本也大幅降低，為增材制造鐵鎵合金的性能研究奠定了可靠基礎(chǔ)。
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1.一種減少選區(qū)激光熔化成形鐵鎵合金缺陷的工藝窗口確定方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減少選區(qū)激光熔化成形鐵鎵合金缺陷的工藝窗口確定方法，其特征在于，其他工藝參數(shù)包括
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減少選區(qū)激光熔化成形鐵鎵合金缺陷的工藝窗口確定方法，其特征在于，鐵鎵合金成分為Fe1-xGax，其中x表示Ga原子百分比，x＝15-30at.％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減少選區(qū)激光熔化成形鐵鎵合金缺陷的工藝窗口確定方法，其特征在于，生成的鐵鎵合金試樣，在打印完成后需要在100-300℃下退火5h完成去應(yīng)力退火。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減少選區(qū)激光熔化成形鐵鎵合金缺陷的工藝窗口確定方法，其特征在于，統(tǒng)計(jì)鐵鎵合金試樣的孔隙率和裂紋密度，包括
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減少選區(qū)激光熔化成形鐵鎵合金缺陷的工藝窗口確定方法，其特征在于，建立缺陷預(yù)測模型包括
7.一種打印的鐵鎵合金試樣，其特征在于，采用權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的一種減少選區(qū)激光熔化成形鐵鎵合金缺陷的工藝窗口確定方法得
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種減少選區(qū)激光熔化成形鐵鎵合金缺陷的工藝窗口確定方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減少選區(qū)激光熔化成形鐵鎵合金缺陷的工藝窗口確定方法，其特征在于，其他工藝參數(shù)包括
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減少選區(qū)激光熔化成形鐵鎵合金缺陷的工藝窗口確定方法，其特征在于，鐵鎵合金成分為fe1-xgax，其中x表示ga原子百分比，x＝15-30at.％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減少選區(qū)激光熔化成形鐵鎵合金缺陷的工藝窗口確定方法，其特征在于，生成...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：胡勇，馬好放，楊小康，丁雨田，王澤，張文格，麻志勇，劉龍龍，
申請(專利權(quán))人：蘭州理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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