江苏大学鲁金忠获国家专利权
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龙图腾网获悉江苏大学申请的专利一种航空增材构件激光冲击强化全等轴化方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115971514B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-03发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310054439.1,技术领域涉及:B22F10/50;该发明授权一种航空增材构件激光冲击强化全等轴化方法是由鲁金忠;吕继铭;卢海飞;罗开玉设计研发完成,并于2023-02-03向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种航空增材构件激光冲击强化全等轴化方法在说明书摘要公布了:本发明属于金属增材制造领域,涉及一种航空增材构件激光冲击强化全等轴化方法。其特征在于,在激光沉积制造金属航空构件的过程中,根据三维模型的切片数据送粉沉积完一层之后,对沉积层界面进行激光冲击强化处理,然后再沉积下一层,重复这个过程,依据预设的层数沉积完成后即获得全等轴晶金属构件。通过实验验证了激光沉积制造与激光冲击强化的工艺匹配规则,成功阻断了柱状晶沿增材方向继续生长并实现了全深度方向上的等轴晶微观结构制备。此外,层间激光冲击强化工艺的引入还可以消除热累积带来的有害残余应力、界面结合缺陷、冶金缺陷等负面效应,通过沉积固化后的即时强化方法获得力学性能优异的全等轴晶金属构件。
本发明授权一种航空增材构件激光冲击强化全等轴化方法在权利要求书中公布了:1.一种航空增材构件激光冲击强化全等轴化方法,其特征在于,在激光沉积制造金属航空构件的过程中,根据三维模型的切片数据送粉沉积完一层之后,对沉积层界面进行激光冲击强化处理,然后再沉积下一层,重复这个过程,依据预设的层数沉积完成后即获得全等轴晶金属构件;基于激光沉积制造逐层堆积的特性,在其层间引入激光冲击强化处理技术,并通过调整两者的工艺参数,控制激光冲击强化的影响层深度大于单层沉积层厚度,实现阻断沿增材方向生长的粗大柱状晶,并实现全深度方向晶粒结构的等轴化,消除整体成形件的局部冶金缺陷和力学性能的各向异性,具体步骤如下: 1建立目标航空金属构件的三维模型并将其以STL格式导入到分层切片软件之中,按照3D模型的高度方向进行分层切片处理,根据激光沉积制造的工艺参数以及材料选择确定单层沉积层的厚度,沉积的层数由模型总高度和单层厚度共同决定; 2将分层切片信息及其自动路径规划结果导入激光沉积设备的机器人控制系统,用无水乙醇清洗金属基板并安装到加工位置,以激光为热源按预设参数进行第一层的打印,单沉积层厚度记为H1; 3根据材料种类和单层沉积层厚度H1调整脉冲激光器的工艺参数,工艺参数主要包括输入的功率密度和脉冲能量,对沉积层界面进行激光冲击强化处理;强化层厚度记为H2,其中H2H1; 4根据已确定的工艺参数,重复步骤2和3直至零件成形完成,获得全深度方向为等轴晶的航空金属增材构件; 当金属构件为Ti6Al4V钛合金时,单层沉积层厚度为300‑700 μm,激光冲击强化的功率密度范围为15‑35 GWcm2,在该功率密度范围下激光冲击强化Ti6Al4V钛合金的影响层深度能够达到800‑900 μm,大于单层Ti6Al4V沉积层厚度;当金属构件为Al7075铝合金时,单层沉积层厚度为800‑1200 μm,激光冲击强化的功率密度范围为5‑20 GWcm2,在该功率密度范围下的激光冲击强化Al7075铝合金的影响层深度能够达到1300‑1600 μm,大于单层Al7075沉积层厚度。
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