专利名称：喷射沉积-激光重熔复合成形工艺及设备的制作方法
技术领域：
本发明属于材料加工技术领域，具体地，涉及到一种喷射沉积-激光重熔复合成形工艺及设备。
背景技术：
喷射沉积成形(spray deposition forming)是一种利用高速气体,雾化金属熔液并形成微小金属液滴射流，然后沉积成形的材料加工工艺，得到的沉积坯具有晶粒细小、没有宏观偏析等优点。因此是一种工艺简单、短流程、高品质，而且适用材料范围广的材料成形技术。但目前的喷射沉积成形工艺由于在沉积时含有一定量的凝固态材料，再加上雾化
气体的影响，沉积坯或制件或多或少存在孔隙和微观疏松，孔隙率至少0. 5%以上。而这些缺陷使沉积制件的机械性能大为下降，必须进行热等静压、挤压、锻造或其它密实工艺，消除或减少孔隙，以达到使用要求。激光重熔(laser beam remelting)是利用激光的高能量密度和非接触作用的特点，扫描固体粉末表面，使之熔化并沉积，并通过逐层堆积的方式制造实体零件。但由于要重熔完全固态的粉末，因此不可避免地存在孔隙等缺陷，也需要进行热等静压等后续工艺进行密实，以满足使用要求。同时激光重熔沉积技术一般都需要事先制备的材料粉末，因此流程较长，工艺受粉末性质的影响较大，易引入杂质。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的一个目的在于提出一种喷射沉积-激光重熔复合成形工艺，该复合成形工艺将喷射沉积与激光重熔沉积工艺结合，减少或消除沉积层组织中的孔隙和疏松，致密化喷射沉积的材料组织，提高了沉积坯的性能。本发明的另一目的在于提出一种喷射沉积-激光重熔复合成形设备，该设备通过将喷射沉积与激光(或电子束)重熔沉积工艺结合进行沉积坯的成形，减少或消除沉积组织中的孔隙和疏松，致密化喷射沉积的材料组织，提高了沉积坯的性能。根据本发明实施例的喷射沉积-激光重熔复合成形工艺，包括以下步骤喷射沉积向沉积基体上的沉积区域内喷射金属液以在所述沉积区域内形成沉积层；激光重熔利用激光扫描所述沉积层以对所述沉积层进行激光重熔和束流冲击形成重熔层；和沉积坯成形驱动所述沉积基体运动且在所述沉积基体运动过程中重复执行所述喷射沉积和激光重熔，以在所述沉积基体上形成由多层沉积-重熔层构成的沉积坯。根据本发明实施例的喷射沉积-激光重熔复合成形工艺，将激光(或电子束等高能束)的扫描重熔技术与喷射沉积成形技术结合，利用激光(或电子束等高能束)，对喷射沉积成形的沉积层组织进行同步扫描，通过控制沉积区域的温度和重熔沉积层的方法，减少或消除沉积层组织中的孔隙和疏松，致密化喷射沉积的材料组织，以进一步提高其性能。
另外，根据本发明上述实施例的喷射沉积-激光重熔复合成形工艺还可以具有如下附加的技术特征根据本发明的一个实施例，所述激光重熔的区域沿相同的运动轨迹跟随所述喷射沉积的区域。根据本发明的一个实施例，所述喷射沉积-激光重熔复合成形工艺还包括在喷射沉积之前检测所述沉积基体的表面温度；和根据检测到的所述沉积基体的表面温度通过所述激光扫描预热所述沉积基体的表面以将喷射沉积之前的所述沉积基体的表面温度控制在预定温度范围内。根据本发明的一个实施例，所述喷射沉积-激光重熔复合成形工艺还包括在喷射沉积过程中检测所述沉积层的表面温度；和根据检测所述沉积层的表面温度通过所述激光扫描将所述沉积层的表面控制为半液态或半固态。
根据本发明的一个实施例，所述喷射沉积-激光重熔复合成形工艺还包括在所述喷射沉积和激光重熔过程中检测每一层所述沉积层和每一层所述重熔层的温度；根据检测到的所述沉积层和重熔层的温度通过改变喷射沉积参数、所述激光的功率、所述激光的频率、所述激光的扫描路径和所述沉积基体的运动参数中的至少一部分，以控制所述沉积层和重熔层的温度均匀性。根据本发明的一个实施例，所述喷射沉积-激光重熔复合成形工艺还包括还包括在所述沉积坯成形之后通过所述激光扫描所述沉积坯，以控制所述沉积坯的冷却速度和冷却过程中的温度场均匀性。根据本发明实施例的喷射沉积-激光重熔复合成形设备，包括腔室本体，所述腔室本体内具有工艺腔室；驱动支撑装置，所述驱动支撑装置设在所述工艺腔室内，用于支撑沉积基体和驱动所述沉积基体在所述工艺腔室内运动；喷射装置，所述喷射装置与所述腔室本体相连，用于向所述沉积基体上的沉积区域内喷射金属液，以在所述沉积区域内形成沉积层；和激光扫描装置，所述激光扫描装置与所述腔室本体相连，用于对所述沉积层进行激光扫描，以将所述沉积层进行激光重熔和束流冲击。另外，根据本发明上述实施例的喷射沉积-激光重熔复合成形设备还可以具有如下附加的技术特征根据本发明的一个实施例，还包括温度检测装置，所述温度检测装置与所述腔室本体相连，用于检测所述沉积基体表面的温度、所述沉积层的温度和所述重熔层的温度；和控制装置，所述控制装置分别与所述激光扫描装置、喷射装置、驱动支撑装置和温度检测装置相连，以控制所述激光扫描装置、喷射装置、驱动支撑装置和温度检测装置的运行。根据本发明的一个实施例，所述喷射装置包括设在所述工艺腔室内的雾化喷嘴；所述激光扫描装置包括设在所述工艺腔室外面的用于产生激光的激光器和与所述激光器相连的聚焦扫描装置；及所述温度检测装置为设在所述工艺腔室外面的红外热成像仪。根据本发明的一个实施例，所述腔室本体上设有激光窗口和检测窗口，所述工艺腔室内设有分别用于对所述激光窗口和所述检测窗口的内侧面进行除尘的除尘气嘴，所述聚焦扫描装置设在所述激光窗口处以通过所述激光窗口向所述工艺腔室内发射激光，所述红外热成像仪设在所述检测窗口处以通过所述检测窗口检测所述沉积基体表面的温度、所述沉积层的温度和所述重熔层的温度。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中图I是根据本发明实施例的喷射沉积-激光重熔复合成形设备的示意图，其中示出了喷射沉积-激光重熔复合成形管状沉积坯； 图2是图I中所示管状沉积坯的表面示意图；图3是根据本发明另一实施例的喷射沉积-激光重熔复合成形设备的示意图，其中示出了喷射沉积-激光重熔复合成形圆柱状沉积坯；图4是根据本发明再一实施例的喷射沉积-激光重熔复合成形设备的示意图，其中示出了喷射沉积-激光重熔复合成形板状沉积坯；和图5是根据本发明实施例的喷射沉积-激光重熔复合成形工艺的流程示意图。
具体实施例方式下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。在本发明中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了方便和简化描述本发明，而非指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位和定向、以特定的方位和定向构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，所述沉积层经所述激光重熔后称为“重熔层”或“沉积-重熔层”，二者含义没有区别。
下面参考附图来详细描述根据本发明实施例的喷射沉积-激光重熔复合成形工艺。如图5所示，根据本发明实施例的喷射沉积-激光重熔复合成形工艺，包括一下步骤喷射沉积向沉积基体上的沉积区域内喷射金属液以在所述沉积区域内形成沉积层。激光重熔利用激光扫描所述沉积层以对所述沉积层进行激光重熔和束流冲击形成重熔层。沉积坯成形驱动所述沉积基体运动且在所述沉积基体运动过程中重复执行所述喷射沉积和激光重熔，以在所述沉积基体上形成由多层沉积-重熔层构成的沉积坯。根据本发明实施例的喷射沉积-激光重熔复合成形工艺，将激光(或电子束等高能束)的扫描重熔技术与喷射沉积成形技术结合，利用激光(或电子束等高能束)，对喷射沉积成形的沉积层组织进行同步扫描，通过控制沉积区域的温度和重熔沉积层的方法，减少或消除沉积层组织中的孔隙和疏松，致密化喷射沉积的材料组织，以进一步提高其性能。根据本发明的一个实施例，所述激光重熔的区域跟随所述喷射沉积区域。如图2所示，在喷射沉积过程中，扫描区域32在沉积区域31后面，沿相同的运动轨迹移动，以对刚刚沉积下的沉积材料进行重熔和束流沉积，改善沉积层的组织状态。有利地，根据本发明的一个实施例，所述喷射沉积-激光重熔复合成形工艺还包括在喷射沉积之前检测所述沉积基体的表面温度；和根据检测到的所述沉积基体的表面温度通过所述激光扫描预热所述沉积基体的表面，以将喷射沉积之前的所述沉积基体的表面温度控制在预定温度范围内。由此，在喷射沉积初始阶段，通过激光束(或电子束)的扫描，并辅以温度测量和传感，对沉积基体表面进行预热，以改善和控制初始沉积层的温度及组织状态。 进一步地，根据本发明的一个实施例，所述喷射沉积-激光重熔复合成形工艺还包括在喷射沉积过程中检测所述沉积层的表面温度；和根据检测所述沉积层的表面温度通过所述激光扫描将所述沉积层的表面控制为半液态或半固态。由此，通过控制沉积区域的温度场，保证沉积层表面处于最佳的半液态或半固态，以获得最佳的沉积组织。进一步地，根据本发明的一个实施例，所述喷射沉积-激光重熔复合成形工艺还包括在所述喷射沉积和激光重熔过程中检测每一层所述沉积层和每一层所述重熔层的温度；根据检测到的所述沉积层和重熔层的温度通过改变喷射沉积参数、所述激光的功率、所述激光的频率、所述激光的扫描路径和所述沉积基体的运动参数中的至少一部分，以控制所述沉积层和重熔层的温度均匀性。由此，通过检测和监测沉积区域及沉积层的表面温度，并根据实测温度，实时调整喷射沉积参数、激光的功率、激光的频率、激光的扫描路径和沉积基体的运动参数中的一个或多个，构成一个沉积层表面温度的闭合控制系统，以改善或维持沉积层和重熔层的温度均匀性。进一步地，根据本发明的一个实施例，所述喷射沉积-激光重熔复合成形工艺还包括在所述沉积坯成形之后，通过所述激光扫描所述沉积坯以控制所述沉积坯的冷却速度和冷却过程中的温度场均匀性。由此，可以避免沉积坯出现局部疏松。下面参考附图来描述根据本发明实施例的喷射沉积-激光重熔复合成形设备。、
如图1-4所示，根据本发明实施例的喷射沉积-激光重熔复合成形设备，包括腔室本体1，驱动支撑装置2，喷射装置4和激光扫描装置5。具体地说，腔室本体I内具有工艺腔室11。驱动支撑装置2设在工艺腔室11内。用于支撑沉积基体3和驱动沉积基体3在工艺腔室11内运动。喷射装置4与腔室本体I相连。用于向沉积基体3上的沉积区域31内喷射金属液，以在沉积区域31内形成沉积层。激光扫描装置5与腔室本体I相连。用于对所述沉积层进行激光扫描，以将所述沉积层进行激光重熔和束流冲击，形成沉积-重熔层。
根据本发明实施例的喷射沉积-激光重熔复合成形设备，将激光(或电子束等高能束)的扫描重熔技术与喷射沉积成形技术结合，利用激光(或电子束等高能束)，对喷射沉积成形的沉积层组织进行同步扫描，通过控制沉积区域的温度和重熔沉积层的方法，减少或消除沉积层组织中的孔隙和疏松，致密化喷射沉积的材料组织，以进一步提高其性能。有利地，根据本发明的一个实施例，所述喷射沉积-激光重熔复合成形设备还包括温度检测装置6，和控制装置(未示出)。温度检测装置6与腔室本体I相连，用于检测沉积基体3表面的温度、所述沉积层的温度和所述重熔层的温度。所述控制装置分别与激光扫描装置5、喷射装置4、驱动支撑装置2和温度检测装置6相连，以控制激光扫描装置5、喷射装置4、驱动支撑装置2和温度检测装置6的运行。进一步地，根据本发明的一个实施例，喷射装置4包括设在工艺腔室11内的雾化喷嘴41。激光扫描装置5包括设在工艺腔室11外面的用于产生激光的激光器51和与激光器51相连的聚焦扫描装置52。温度检测装置6为设在工艺腔室11外面的红外热成像仪61。进一步地，根据本发明的一个实施例，腔室本体I上设有激光窗口 12和检测窗口
13。工艺腔室11内设有分别用于对激光窗口 12的内侧面进行除尘的除尘气嘴121和对检测窗口 13的内侧面进行除尘的除尘气嘴131。聚焦扫描装置52设在激光窗口 12处以通过激光窗口 12向工艺腔室11内发射激光。红外热成像仪61设在检测窗口 13处以通过检测窗口 13检测沉积基体3表面的温度、所述沉积层的温度和所述重熔层的温度。图I和图2示出了本发明的一个具体实施例，可用于制造管状沉积零件。沉积基体3可以在工艺腔室11中进行绕驱动支撑装置2的中心轴的旋转和沿其中心轴向(即如图I中所示的左右方向)的往复运动。在喷射沉积开始前,激光器51 (可以是CO2激光器、YAG激光器、光纤激光器和半导体激光器)产生高能激光束，激光功率在100W 10，OOOff之间。在聚焦扫描装置52的作用下对沉积基体3表面扫描加热，而红外热成像仪61检测沉积基体3的表面温度。当沉积基体3的表面温度达到预定温度时，开始用高压氮气或惰性气体(氩气或氦气)将金属液体在雾化喷嘴41处进行雾化，并喷射沉积到沉积基体3上。沉积基体3保持旋转和轴向往复运动，使沉积区域31在沉积基体3表面不断移动，逐渐形成沉积层。而激光扫描区域32则紧随沉积区域31，对刚沉积下的沉积层进行重熔和束流冲击，以消除孔隙、气孔和显微疏松。有利地，激光扫描区域32应略大于沉积区域31，由此，对于沉积区域31，特别是沉积边缘区域进行选择性的扫描加热，以控制沉积区域31的温度及其均匀性，改善沉积层的组织状态。在沉积和重熔过程中，红外热成像仪61不间断地监测沉积区域31、激光扫描区域32、沉积基体3、所述沉积层和所述重熔层(也可以是沉积-重熔层)表面的温度。当发现沉积成形区域的温度低于或高于工艺要求时，则调整激光输出功率或调整沉积基体3的旋转和轴向运动速度，以保证喷射沉积过程的稳定性。当发现沉积成形区域的温度出现不均匀时，则调整激光扫描路径及功率，对低温区域增加扫描次数和激光功率，对高温区域减小扫描次数和激光功率，以改善或维持沉积层的温度均匀性。在喷射-重熔沉积完成后，仍然维持对沉积基体3进行激光扫描，而且通过沉积基体3的旋转和轴向运动，扩大激光在沉积基体3表面的扫描区域，以控制沉积坯的冷却速度和冷却过程的温度场，以避免出现局部疏松。
激光功率可以在在100W 10，000W之间，所述的聚焦距离在300mm 1500mm之间，扫描的角速度在lrad/s 30rad/s之间。沉积基体3所述沉积层和重熔层表面的加热温度在200°C 1500°C之间,所述的沉积基体3的旋转速度在IOrpm IOOrpm,轴向往复运动速度在lmm/s 100mm/s之间。图3示出了本发明的另一具体实施例，可用于制造圆柱状沉积零件或锭子。沉积基体3可绕驱动支撑装置2的中心轴旋转和升降(即如图3中所示的上下方向)运动。驱动支撑装置2的中心轴与垂线有0 50°夹角。在喷射沉积开始前，沉积基体3沿驱动支撑装置2的中心轴升降，调整到与雾化喷嘴41适当距离(例如，可以是300mm 1000mm),并绕驱动支撑装置2的中心轴旋转(旋转速度可以为IOrpm 400rpm)。激光器51产生高能激光束,在聚焦扫描装置52的作用下对沉积基体3表面扫描加热，而红外热成像仪61检测沉积基体3的表面温度。当沉积基体3的表面温度达到预定温度时，开始用高压氮气或惰性气体将金属液体在雾化喷嘴41处进行雾化，并喷射沉积到沉积基体3的顶面上一侧。沉积基体3的旋转使沉积层逐渐覆盖整个表面，并逐层堆积得到沉积层和重熔层。而激光扫描区域32则在沉积基体3或所述沉积层的另一侧，随着沉积基体3和所述沉积层和重熔层的绕轴旋转，刚沉积下的沉积层会迅速进入激光扫描区域32，激光对其进行重熔和束流冲击，以消除孔隙、气孔和显微疏松，并调整表面温度。之后又迅速进入沉积区域31，进行下一层的喷射沉积。随着沉积层和重熔层的逐渐增厚，沉积基体3逐步下降，保持沉积层和重熔层表面相对于雾化喷嘴4的位置和沉积过程的稳定。在沉积和重熔过程中，红外热成像仪61不间断地监测沉积区域31、激光扫描区域32、沉积层和重熔层及沉积基体3表面的温度。当发现沉积成形区域的温度低于或高于工艺要求时，则调整激光输出功率或调整沉积基体3的旋转和轴向运动速度，以保证喷射沉积过程的稳定性。当发现沉积成形区域的温度出现不均匀时，则调整激光扫描路径及功率，对低温区域增加扫描次数和激光功率，对高温区域减小扫描次数和激光功率，以改善或维持沉积层的温度均匀性。在喷射-重熔沉积完成后，仍然维持对沉积层和重熔层表面进行激光控温扫描，而且通过沉积基体3的旋转，扩大激光在沉积层和重熔层表面的扫描区域，以控制沉积层和重熔层的冷却速度和冷却过程的温度场，以避免沉积坯出现局部疏松。图4示出了本发明的又一具体实施例，可用于制造平板状沉积零件。沉积基体3可由驱动支撑装置2驱动。具体地，可由Y轴(即图4中所示的前后方向)运动机构22和X轴(即图4中所示的左右方向)运动机构23驱动，做二维平面运动，并在升降机构的驱动下进行升降(即如图4中所示的上下方向)运动。升降机构的轴线与垂线夹角为0 50°。在喷射沉积开始前，升降机构将沉积基体3调整到与雾化喷嘴41适当距离(例如，可以是300mm 1000mm)。激光器51产生高能激光束，在聚焦扫描装置52的作用下对沉积基体3表面扫描加热，而红外热成像仪61检测沉积基体3的表面温度。当沉积基体3的表面温度达到预定温度时，开始用高压氮气或惰性气体将金属液体在雾化喷嘴41处进行雾化，并喷射沉积到沉积基体3上。在Y轴运动机构22的驱动下，沉积基体3沿Y轴做往复移动，使沉积层在沉积基体3上逐渐覆盖并形成一个沉积带；同时在X轴运动机构23的驱动下，沉积基体3沿X轴移动，使Y向的沉积带逐渐沿X向铺展，并覆盖整个沉积基体3的表面。逐层堆积，得到平板状沉积沉积层。而激光扫描区域32则紧随沉积区域31，对沉积带中刚沉积下的沉积层进行重熔和束流冲击，以消除孔隙、气孔或显微疏松。随着沉积层和重熔层的逐渐增厚，升降机构逐步下降，保持沉积层和重熔层表面相对于雾化喷嘴41的位置和沉积过程的稳定。在沉积和重熔过程中，红外热成像仪61不间断地监测沉积区域31、激光扫描区域32、沉积层和重熔层及沉积基体3表面的温度。当发现沉积成形区域的温度低于或高于工艺要求时，则调整激光输出功率或调整Y轴运动机构22和X轴运动机构23的运动速度，以保证喷射沉积过程的稳定性。当发现沉积成形区域的温度出现不均匀时，则调整激光扫描路径及功率，对低温区域增加扫描次数和激光功率，对高温区域减小扫描次数和激光功率，以改善或维持沉积层的温度均匀性。在喷射-重熔沉积完成后，仍然维持对沉积层和重熔层进行激光扫描，而且通过Y轴运动机构22和X轴运动机构23的二维运动，扩大激光在沉积层和重熔层表面的扫描区域，以控制沉积坯的冷却速度和冷却过程的温度场，以避免出现局部疏松。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨 的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
权利要求
1.一种喷射沉积-激光重熔复合成形工艺，其特征在于，包括以下步骤 喷射沉积向沉积基体上的沉积区域内喷射金属液以在所述沉积区域内形成沉积层；激光重熔利用激光扫描所述沉积层以对所述沉积层进行激光重熔和束流冲击形成重熔层；和 沉积坯成形驱动所述沉积基体运动且在所述沉积基体运动过程中重复执行所述喷射沉积和激光重熔，以在所述沉积基体上形成由多层沉积-重熔层构成的沉积坯。
2.根据权利要求I所述的喷射沉积-激光重熔复合成形工艺，其特征在于，所述激光重熔的区域沿相同的运动轨迹跟随所述喷射沉积的区域。
3.根据权利要求I所述的喷射沉积-激光重熔复合成形工艺，其特征在于，还包括 在喷射沉积之前检测所述沉积基体的表面温度；和 根据检测到的所述沉积基体的表面温度通过所述激光扫描预热所述沉积基体的表面，以将喷射沉积之前的所述沉积基体的表面温度控制在预定温度范围内。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的喷射沉积-激光重熔复合成形工艺，其特征在于，还包括 在喷射沉积过程中检测所述沉积层的表面温度；和 根据检测所述沉积层的表面温度通过所述激光扫描将所述沉积层的表面控制为半液态或半固态。
5.根据权利要求4所述的喷射沉积-激光重熔复合成形工艺，其特征在于，还包括 在所述喷射沉积和激光重熔过程中检测每一层所述沉积层和每一层所述重熔层的温度； 根据检测到的所述沉积层和重熔层的温度通过改变喷射沉积参数、所述激光的功率、所述激光的频率、所述激光的扫描路径和所述沉积基体的运动参数中的至少一部分，以控制所述沉积层和重熔层的温度均匀性。
6.根据权利要求5所述的喷射沉积-激光重熔复合成形工艺，其特征在于，还包括在所述沉积坯成形之后通过所述激光扫描所述沉积坯，以控制所述沉积坯的冷却速度和冷却过程中的温度场均匀性。
7.—种喷射沉积-激光重熔复合成形设备，其特征在于，包括 腔室本体，所述腔室本体内具有工艺腔室； 驱动支撑装置，所述驱动支撑装置设在所述工艺腔室内，用于支撑沉积基体和驱动所述沉积基体在所述工艺腔室内运动； 喷射装置，所述喷射装置与所述腔室本体相连，用于向所述沉积基体上的沉积区域内喷射金属液，以在所述沉积区域内形成沉积层；和 激光扫描装置，所述激光扫描装置与所述腔室本体相连，用于对所述沉积层进行激光扫描，以将所述沉积层进行激光重熔和束流冲击。
8.根据权利要求7所述喷射沉积-激光重熔复合成形设备，其特征在于，还包括 温度检测装置，所述温度检测装置与所述腔室本体相连，用于检测所述沉积基体表面的温度、所述沉积层的温度和所述重熔层的温度；和 控制装置，所述控制装置分别与所述激光扫描装置、喷射装置、驱动支撑装置和温度检测装置相连，以控制所述激光扫描装置、喷射装置、驱动支撑装置和温度检测装置的运行。
9.根据权利要求8所述喷射沉积-激光重熔复合成形设备，其特征在于， 所述喷射装置包括设在所述工艺腔室内的雾化喷嘴； 所述激光扫描装置包括设在所述工艺腔室外面的用于产生激光的激光器和与所述激光器相连的聚焦扫描装置；及 所述温度检测装置为设在所述工艺腔室外面的红外热成像仪。
10.根据权利要求9所述喷射沉积-激光重熔复合成形设备，其特征在于，所述腔室本体上设有激光窗口和检测窗口，所述工艺腔室内设有分别用于对所述激光窗口和所述检测窗口的内侧面进行除尘的除尘气嘴，所述聚焦扫描装置设在所述激光窗口处以通过所述激光窗口向所述工艺腔室内发射激光，所述红外热成像仪设在所述检测窗口处以通过所述检测窗口检测所述沉积基体表面的温度、所述沉积层的温度和所述重熔层的温度。
全文摘要
本发明公开了一种喷射沉积-激光重熔复合成形工艺及设备，所述设备包括具有工艺腔室的腔室本体；驱动支撑装置，所述驱动支撑装置设在所述工艺腔室内，用于支撑和驱动沉积基体运动；喷射装置，所述喷射装置与所述腔室本体相连，用于向所述沉积基体上的沉积区域内喷射金属液；和激光扫描装置，所述激光扫描装置与所述腔室本体相连，用于对所述沉积层进行激光扫描，以将所述沉积层进行激光重熔和束流冲击。根据本发明实施例的喷射沉积-激光重熔复合成形设备工艺，将激光的扫描重熔技术与喷射沉积成形技术结合，通过控制沉积区域的温度和重熔沉积层的方法，减少或消除沉积层组织中的孔隙和疏松，致密化喷射沉积的材料组织，以进一步提高其性能。
文档编号C23C24/10GK102653850SQ20121005085
公开日2012年9月5日 申请日期2012年2月29日 优先权日2012年2月29日
发明者张人佶, 张婷, 张磊, 林峰 申请人:清华大学