本發(fā)明涉及一種抗裂性的評價方法，尤其涉及一種激光熔覆增材制造材料抗裂性的評價方法。

背景技術(shù)：

1、激光熔覆增材制造技術(shù)是一種高效的增材制造手段，通過激光束的高能量將材料快速熔化并迅速凝固結(jié)晶，形成緊密結(jié)合的熔覆層，通過逐層疊加增材形成整體部件。然而，由于激光熔覆增材的快速加熱和快速冷卻特點，極易導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生，影響熔覆增材部件的質(zhì)量和服役壽命，而激光熔覆增材制造與傳統(tǒng)激光熔覆表面改性有著本質(zhì)區(qū)別，在熔池成分、凝固路徑與溫度及應(yīng)力分布等方面差異較大，直接影響裂紋開裂機理及抗裂性評價方法。現(xiàn)有的激光熔覆的抗裂性的評價方法，大多是針對激光熔覆表面改性，若是直接將激光熔覆表面改性的評價方法用于激光熔覆增材制造材料的評價，其評價結(jié)果的可靠性低。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：本發(fā)明的第一目的是提供一種針對激光熔覆增材制造材料且評價結(jié)果可靠性高的激光熔覆增材制造材料抗裂性的評價方法。

2、技術(shù)方案：本發(fā)明的公開一種激光熔覆增材制造材料抗裂性的評價方法，包括以下步驟：

3、s1：選取一種待評價的激光熔覆增材制造材料制成的金屬樣板，在金屬樣板表面進行激光熔覆，獲得試熔覆層，測量并計算試熔覆層的寬度，并將試熔覆層的寬度作為該金屬材料的熔覆寬度；

4、s2：搭建具有環(huán)形凹槽的抗裂性評價裝置，該抗裂性評價裝置的材料與步驟s1中的金屬樣板的材料相同，環(huán)形凹槽的寬度與熔覆寬度一致，采用與步驟s1中相同的熔覆粉末，在環(huán)形凹槽內(nèi)沿環(huán)形軌跡進行單層或多層激光熔覆增材制造，獲得該金屬材料作為激光熔覆增材制造材料的熔覆層；

5、s3：自激光熔覆起始位置每隔θ°取熔覆層的橫截面，測量每個橫截面的裂紋總長度和橫截面的高度，計算每個橫截面的個體裂紋率，計算所有個體裂紋率的平均數(shù)作為該金屬材料的最終裂紋率；

6、s4：對待評價的多種激光熔覆增材制造材料，在同樣的試驗條件下分別重復(fù)步驟s1-s3，獲得多種激光熔覆增材制造材料的最終裂紋率，并對多種激光熔覆增材制造材料的最終裂紋率進行排序。

7、進一步的，步驟s1中獲取熔覆寬度的方式為：選取試熔覆層的多個位置，分別測量每個位置的寬度，計算所有取樣點位置的平均寬度并將其作為熔覆寬度。

8、進一步的，步驟s3中的個體裂紋率的計算公式為：

9、

10、進一步的，所述θ°能被360°整除。

11、進一步的，金屬樣板在進行激光熔覆之前以及在環(huán)形凹槽內(nèi)進行激光熔覆之前均需采用丙酮溶液進行清洗。

12、進一步的，步驟s2所述激光熔覆的過程中，通入惰性氣體作為保護氣體。

13、進一步的，所述金屬板的長度為80-150mm、寬度為15-30mm、厚度≥1mm。

14、所述抗裂性評價裝置，包括底板、設(shè)置在底板頂端且中心位置開設(shè)有圓形孔的基板、設(shè)置在基板的中心處并與基板和底板配合構(gòu)成環(huán)形凹槽的圓柱，所述環(huán)形凹槽的深度可通過基板和圓柱的厚度調(diào)整，所述環(huán)形凹槽的寬度可通過圓形孔和圓柱的直徑調(diào)整，所述底板、基板和圓柱的材料與金屬樣板的材料相同。

15、進一步的，所述底板的長度為75-300mm、寬度為75-300mm、厚度≥2mm，所述基板的長度為50-200mm、寬度為50-200mm、厚度≥2mm、圓形孔的直徑≥20mm，所述圓柱的直徑≥10mm、厚度≥2mm。

16、進一步的，所述基板的四周、圓柱的中心處均開設(shè)有安裝孔，且基板和圓柱的安裝孔處均設(shè)置有用于連接底板的緊固件。

17、有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下顯著優(yōu)點：

18、(1)本發(fā)明針對激光熔覆增材制造過程中材料的抗裂性，在環(huán)形凹槽的空間內(nèi)進行激光熔覆單層或多層增材，并沒有像激光熔覆表面改性的評價方法一樣預(yù)置裂紋源，而是環(huán)形凹槽的側(cè)壁對凝固的熔覆層有著拉應(yīng)力引起開裂，從而評價材料的抗裂性，針對性強；通過選擇不同的金屬材料進行激光熔覆，測定其裂紋率，實現(xiàn)對不同金屬材料的激光熔覆增材制造抗裂性的評定，評價結(jié)果可靠。

19、(2)本發(fā)明的抗裂性評價裝置整體結(jié)構(gòu)簡單，且激光熔覆時的操作簡單，可根據(jù)實際要求對基板、圓柱和底板的尺寸靈活設(shè)定，通過改變基板與圓柱體的厚度可調(diào)整環(huán)形凹槽的深度，即可實現(xiàn)拘束度的調(diào)節(jié)，環(huán)形凹槽越深，熔覆層所受到的拘束度越大。

20、(3)本發(fā)明計算裂紋率的方法嚴(yán)謹(jǐn)、準(zhǔn)確和便利，綜合考慮了環(huán)形凹槽內(nèi)熔覆層不同取樣位置的裂紋率的差異，有利于提升激光熔覆增材制造的抗裂性評定結(jié)果的可靠性。

技術(shù)特征：

1.一種激光熔覆增材制造材料抗裂性的評價方法，其特征在于：包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光熔覆增材制造材料抗裂性的評價方法，其特征在于：步驟s1中獲取熔覆寬度的方式為：選取試熔覆層的多個位置，分別測量每個位置的寬度，計算所有取樣點位置的平均寬度并將其作為熔覆寬度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光熔覆增材制造材料抗裂性的評價方法，其特征在于：步驟s3中的個體裂紋率的計算公式為：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光熔覆增材制造材料抗裂性的評價方法，其特征在于：所述θ°能被360°整除。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光熔覆增材制造材料抗裂性的評價方法，其特征在于：金屬樣板在進行激光熔覆之前以及在環(huán)形凹槽內(nèi)進行激光熔覆之前均需采用丙酮溶液進行清洗。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光熔覆增材制造材料抗裂性的評價方法，其特征在于：步驟s2所述激光熔覆的過程中，通入惰性氣體作為保護氣體。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光熔覆增材制造材料抗裂性的評價方法，其特征在于：所述金屬樣板的長度為80-150mm、寬度為15-30mm、厚度≥1mm。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光熔覆增材制造材料抗裂性的評價方法，其特征在于：所述抗裂性評價裝置包括底板(3)、設(shè)置在底板(3)頂端且中心位置開設(shè)有圓形孔的基板(2)、設(shè)置在基板(2)的中心處并與基板(2)和底板(3)配合構(gòu)成環(huán)形凹槽(4)的圓柱(1)，所述環(huán)形凹槽(4)的深度可通過基板(2)和圓柱(1)的厚度調(diào)整，所述環(huán)形凹槽(4)的寬度可通過圓形孔和圓柱(1)的直徑調(diào)整，所述底板(3)、基板(2)和圓柱(1)的材料與金屬樣板的材料相同。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的激光熔覆增材制造材料抗裂性的評價方法，其特征在于：所述底板(3)的長度為75-300mm、寬度為75-300mm、厚度≥2mm，所述基板(2)的長度為50-200mm、寬度為50-200mm、厚度≥2mm、圓形孔的直徑≥20mm，所述圓柱(1)的直徑≥10mm、厚度≥2mm。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的激光熔覆增材制造材料抗裂性的評價方法，其特征在于：所述基板(2)的四周、圓柱(1)的中心處均開設(shè)有安裝孔，且基板(2)和圓柱(1)的安裝孔處均設(shè)置有用于連接底板(3)的緊固件。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種激光熔覆增材制造材料抗裂性的評價方法，包括以下步驟：S1：在金屬樣板表面進行激光熔覆，獲得試熔覆層，測量并計算熔覆寬度；S2：在環(huán)形凹槽內(nèi)進行單層或多層激光熔覆增材制造，獲得該金屬材料的熔覆層；S3：計算該金屬材料的最終裂紋率；S4：對待評價的多種激光熔覆增材制造材料，在同樣的試驗條件下分別重復(fù)步驟S1?S3，對多種激光熔覆增材制造材料的最終裂紋率進行排序。本發(fā)明針對激光熔覆增材制造過程中材料的抗裂性，在環(huán)形凹槽的空間內(nèi)進行激光熔覆單層或多層增材，環(huán)形凹槽的側(cè)壁對凝固的熔覆層有著拉應(yīng)力引起開裂，從而評價材料的抗裂性，針對性強且評價結(jié)果可靠。

技術(shù)研發(fā)人員：劉坤,許聰,李潔
受保護的技術(shù)使用者：江蘇科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6