本發明公開了一種超音速激光沉積裝置及方法，超音速激光沉積裝置包括高壓氣流管道、高壓氣流加熱器、送粉管道、送粉氣流加熱器、基體材料加熱器和溫度控制系統，高壓氣流加熱器與高壓氣流管道的出口連接，送粉氣流加熱器設置在送粉管道上并位于送粉管道的出口端，基體材料加熱器上設有用于加熱基體材料的內腔，高壓氣流加熱器、送粉氣流加熱器和基體材料加熱器均與溫度控制系統連接。本發明通過設置溫度控制系統能夠控制高壓氣流加熱器、送粉氣流加熱器和基體材料加熱器達到預設的加熱溫度，實現加熱過程的統一管理。保證了超音速激光沉積的加熱條件，確保超音速激光沉積的加熱良好進行。

技術領域

本發明涉及超音速激光沉積技術領域，特別涉及一種超音速激光沉積裝置及方法。

背景技術

超音速激光沉積技術是一種先進涂層制備技術，將粉末通過高壓氣流以及特定管道結構使粉末被加速，在經過激光的照輻作用下，粉末與激光所產生的高密度能量相接觸，使得粉末顆粒被軟化，在表面形成機械結合與冶金結合的涂層，也可用于3D打印技術，打印完整零部件等實體，但由于成型過程中氣體、粉末和基體材料未經預熱，會出現氣體壓力不穩定、出粉不均勻、粉末利用率低、成型效率低的問題，容易制備出有缺陷的涂層，在涂層內部出現氣孔、夾雜和裂紋，影響涂層的質量，而且與母材結合效果不理想，造成熱影響區及稀釋率較大。

發明內容

為解決現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種超音速激光沉積裝置及方法，以解決現有技術中存在的成型過程中氣體、粉末和基體材料未經預熱導致的氣體壓力不穩定、出粉不均勻、粉末利用率低、成型效率低的問題。

本發明采用的技術方案如下：

一種超音速激光沉積裝置，包括高壓氣流管道、高壓氣流加熱器、送粉管道、送粉氣流加熱器、基體材料加熱器和溫度控制系統，高壓氣流加熱器與高壓氣流管道的出口連接，送粉氣流加熱器設置在送粉管道上并位于送粉管道的出口端，基體材料加熱器上設有用于加熱基體材料的內腔，高壓氣流加熱器、送粉氣流加熱器和基體材料加熱器均與溫度控制系統連接。

優選的，高壓氣流加熱器包括環形的殼體，殼體的內腔設有高壓氣流加熱器加熱元件，殼體內腔的表面設有保溫層，殼體的兩端分別設有與內腔連通的高壓氣接口和高壓氣出口，殼體通過高壓氣接口和高壓氣出口接入高壓氣流管道中，高壓氣流加熱器加熱元件與溫度控制系統連接。

優選的，殼體包括第一內筒、第一外筒以及法蘭環，第一內筒與第一外筒同軸設置，第一內筒與第一外筒的兩端均通過法蘭環密封連接，高壓氣接口和高壓氣出口均設置在法蘭環上，第一外筒和法蘭環上設有連接環，殼體通過連接環與激光器光路系統內壁連接，第一內筒以及法蘭環形內環的區域作為供激光通過的激光通道。

優選的，送粉氣流加熱器包括第二內筒、第二外筒、環形端板以及送粉氣流加熱器加熱元件，送粉氣流加熱器加熱元件與溫度控制系統連接，第二內筒和第二外筒同軸設置，第二內筒和第二外筒兩端均通過環形端板密封連接，送粉氣流加熱器加熱元件設置于第二內筒、第二外筒以及環形端板圍城的密封腔室內，所述密封腔室內還填充有送粉氣流加熱器導熱填充粉末，第二外筒為保溫型外筒，第二內筒為導熱型內筒，第二內筒套設在送粉管道上。

優選的，基體材料加熱器采用第一基體材料加熱器，第一基體材料加熱器設有底部為平底的第一基體材料加熱器內腔，第一基體材料加熱器中設有為第一基體材料加熱器內腔底部加熱的第一基體材料加熱器加熱元件，第一基體材料加熱器加熱元件與溫度控制系統連接，第一基體材料加熱器加熱元件采用平面螺旋結構，第一基體材料加熱器加熱元件與第一基體材料加熱器內腔底部之間填充有第一基體材料加熱器導熱填充粉末。