钛基石墨烯合金轻量化结构件的增材制造方法与流程

技术特征：

1.一种钛基石墨烯合金轻量化结构件的增材制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：制备钛基烯合金粉末；

S2：将所述钛基烯合金粉末干燥后添加到增材制造设备的料缸中；

S3：将基板安装在增材制造设备的成形平台上，将刮刀安装在增材制造设备的刀架上；

S4：将所述基板预热至195~205℃，用刮刀将钛基烯合金粉末均匀地铺在基板上；

S5：将轻量化结构件的三维数模以stl格式导出，并对stl格式的三维数模进行修复，以满足增材制造的要求；

S6：对轻量化结构件进行悬臂角度分析、成型摆放角度分析、添加支撑以及做底部倒角；

S7：设定增材制造设备的工艺参数以及扫描策略；

S8：对三维数模进行切片，转化成二维切片数据信息，生成加工程序文件，并将所述加工程序文件导入增材制造设备中；

S9：开启增材制造设备，调整增材制造设备的成形舱室的氧气含量，并对基板表面进行毛化处理；

S10：根据轻量化结构件的加工程序的第一层轨迹，增材制造设备自动开启激光，对基板上的钛基烯合金粉末进行选择性熔化，与基板形成冶金结合，第一层零件部分扫描两遍，而网格支撑部分只扫描一遍，形成轻量化结构件的首层截面；

S11：分别调整增材制造设备的成形缸和料缸的高度，进行第二层零件部分的熔化叠加；

S12：按照步骤S11的操作，进行剩余层零件部分的熔化叠加，控制奇数层网格支撑扫描，偶数层网格支撑不扫描，直至整个轻量化结构件的制造完成。

2.如权利要求1所述的钛基石墨烯合金轻量化结构件的增材制造方法，其特征在于，步骤S1中所述的钛基烯合金粉末的制备方法为：

采用气雾化的方法制备钛合金粉末，并同时向所述钛合金粉末表面喷射尺寸为不超过5μm的石墨烯纳米片，使所述石墨烯纳米片附着在钛合金粉末颗粒表面，控制石墨烯纳米片的用量为钛合金粉末重量的0.37%。

3.如权利要求2所述的钛基石墨烯合金轻量化结构件的增材制造方法，其特征在于，所述钛基烯合金粉末的粒度范围不超过62μm，其中10~55μm的粉末占92%以上，粉末形状为球形或类球形。

4.如权利要求1所述的钛基石墨烯合金轻量化结构件的增材制造方法，其特征在于，步骤S3中所述的基板的材料与钛合金的材料相同，且基板的厚度不低于30mm，基板的上平面和下平面的平行度不大于0.02mm，上平面平面度不大于0.03mm，基板在成形平台上的安装水平度为±0.02mm。

5.如权利要求1所述的钛基石墨烯合金轻量化结构件的增材制造方法，其特征在于，步骤S3中所述的刮刀下底面与基板上表面的间隙不大于0.04mm。

6.如权利要求1所述的钛基石墨烯合金轻量化结构件的增材制造方法，其特征在于，步骤S6中所述的悬臂角度不低于25°，成形摆放角度为20~25°，添加支撑为网格支撑，规格为0.4~0.6mm，底部倒角的大小为，其中的a为底部拉伸的余量。

7.如权利要求1所述的钛基石墨烯合金轻量化结构件的增材制造方法，其特征在于，所述增材制造设备的工艺参数为：激光功率为150~380W，扫描速度为600~1700mm/s，激光搭接为0.85~0.10mm，铺粉层厚为0.03~0.06mm，补粉量为0.05~0.08mm，光斑补偿系数为0.10~0.15mm。

8.如权利要求1所述的钛基石墨烯合金轻量化结构件的增材制造方法，其特征在于，所述设定增材制造设备的扫描策略为：采用5×5mm离散分区扫描，激光先扫描支撑，再扫描零件内部，最后扫描零件轮廓，相邻层沿逆时针方向旋转45~55°扫描。

9.如权利要求1所述的钛基石墨烯合金轻量化结构件的增材制造方法，其特征在于，还包括如下步骤：

取出轻量化结构件后，将带基板的零件放进真空热处理炉进行去应力退火，选择温差为±5℃的真空热处理炉，热处理制度：温度为600~900℃，保温时间3~6小时，真空度不低于2.5×10^-3Mpa，随炉冷却到50℃以下出炉；

取出后，对轻量化结构件进行线切割、清洗以及表面处理，结构件重量减轻了2~4%；

以同炉制造的随炉试棒代替轻量化结构件的性能检测，室温拉伸强度提高25~40%，室温延伸率提高30~45%；对轻量化结构件进行测试，整体结构强度提高10~25%。