构件失效可控设计的制备方法及构件技术

本发明专利技术公开了一种构件失效可控设计的制备方法及构件，包括以下步骤：设计构件的结构，其中，构件包括主体和失效可控部位，失效可控部位与主体连接；通过选择性激光熔化技术成型构件，其中，失效可控部位留下一部分未被激光熔化的粉末；对构件进行热处理，使留下的粉末烧结成固体，其中，烧结成的固体的密度小于主体的密度。本发明专利技术的构件失效可控设计的制备方法能够较为经济、简单地制备出符合要求的构件。件。件。

【技术实现步骤摘要】
构件失效可控设计的制备方法及构件


[0001]本专利技术涉及失效可控设计
，尤其涉及一种构件失效可控设计的制备方法及构件。

技术介绍

[0002]增材制造出现后，工程人员可以设计和制造很多以往无法制造的复杂结构，同时，增材制造也为设计可控失效形式及部位提供了可能性。
[0003]过去，人们往往希望构件的性能不断提高，构件在全部极端环境下都能正常运作；但事实上，所有构件都可能在一定条件和工况下发生失效。因此，在追求提高构件性能的同时，使构件的失效变得可控，是提高产品安全性能的有效手段。也就是说，设计构件时，可在满足服役要求的前提下，同时设计构件的失效形式和部位，由此，当构件运作超过其性能许用范围并发生失效，则可以在预先设计好的部位、向既定的方向、以可控的程度和方式发生失效，这就是“失效可控设计”的概念。
[0004]相关技术中，失效可控部位的制备方法较为复杂，如在相应的部位采用不同的材料，从而获得失效可控部位，这导致构件的制备不够经济，制备效率不高。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种构件失效可控设计的制备方法，能够较为经济、简单地制备出符合要求的构件。
[0006]本专利技术还提出一种由上述构件失效可控设计的制备方法制得的构件。
[0007]根据本专利技术的第一方面实施例的构件失效可控设计的制备方法，包括以下步骤：
[0008]设计构件的结构，其中，所述构件包括主体和失效可控部位，所述失效可控部位与所述主体连接；
[0009]通过选择性激光熔化技术成型所述构件，其中，所述失效可控部位留下一部分未被激光熔化的粉末；
[0010]对所述构件进行热处理，使留下的所述粉末烧结成固体，其中，烧结成的所述固体的密度小于所述主体的密度。
[0011]根据本专利技术实施例的构件失效可控设计的制备方法，至少具有如下有益效果：首先完成构件的结构设计(包括失效部位、失效方向和失效形式的设计)，之后，在选择性激光熔化技术成型构件时，在失效可控部位留下部分未被激光熔化的粉末，该部分粉末在热处理时会烧结，由于热处理主要是用于消除构件的残余应力，构件不会完全熔化，相比于激光熔化的粉末，烧结的粉末的密度更低，强度也更低，也更容易失效；失效可控部位的设计融合在选择性激光熔化成型和热处理中，无需进行额外的操作，制备过程简单、经济，制备效率高。
[0012]根据本专利技术的一些实施例，在完成所述构件的结构设计后，还包括以下步骤：
[0013]对所述构件进行有限元分析，检查所述构件是否满足失效要求和力学性能要求，
如果所述失效要求和所述力学性能要求均能满足，则进行下一步的操作，如果所述失效要求和所述力学性能要求中的任意一个不能满足，则返回上一步改进设计。
[0014]根据本专利技术的一些实施例，在完成所述构件的热处理后，还包括以下步骤：
[0015]对所述构件进行实际试验，以验证所述构件是否满足失效要求和力学性能要求，如果所述失效要求和所述力学性能要求均能满足，则构件完成制备，如果所述失效要求和所述力学性能要求中的任意一个不能满足，则返回重新设计所述构件的结构。
[0016]根据本专利技术的一些实施例，设计所述构件的结构包括以下步骤：根据失效破坏部位和失效破坏方向反推失效可控部位的结构。
[0017]根据本专利技术的一些实施例，设计所述构件的结构包括以下步骤：在所述失效可控部位中配置多孔结构，所述多孔结构用于容纳待烧结的所述粉末。
[0018]根据本专利技术的一些实施例，所述多孔结构配置为包含多个并列排布的容置腔的框架。
[0019]根据本专利技术的一些实施例，所述力学性能要求包括抗拉强度、抗压强度、疲劳强度和抗扭强度中的一种或多种。
[0020]根据本专利技术的一些实施例，设计所述构件的结构包括以下步骤：将所述构件的材料配置为Ti
‑
6Al
‑
4V。
[0021]根据本专利技术的一些实施例，所述热处理包括以下步骤：在真空环境或保护气氛中，升温至750～850℃并保温设定的一段时间，之后随炉冷却至450～550℃，最后通过气淬冷却至室温。
[0022]根据本专利技术的第二方面实施例的构件，由上述的构件失效可控设计的制备方法制得。
[0023]根据本专利技术实施例的构件，至少具有如下有益效果：通过使用上述的构件失效可控设计的制备方法，可简单快速地制备出构件，构件的制备成本低。
[0024]本专利技术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，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0025]下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步的说明，其中：
[0026]图1为本专利技术一个实施例的构件失效可控设计的制备方法的流程图；
[0027]图2为本专利技术另一个实施例的构件失效可控设计的制备方法的流程图；
[0028]图3为本专利技术又一个实施例的构件失效可控设计的制备方法的流程图；
[0029]图4为本专利技术再一个实施例的构件失效可控设计的制备方法的流程图；
[0030]图5为图1中构件失效可控设计的制备方法中构件的示意图；
[0031]图6为图5中构件沿A
‑
A截面的剖视图。
[0032]附图标记：构件100、主体110、失效可控部位120、多孔结构121、容置腔122。
具体实施方式
[0033]下面详细描述本专利技术的实施例，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，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0034]在本专利技术的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0035]在本专利技术的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
[0036]本专利技术的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属
技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本专利技术中的具体含义。
[0037]本专利技术的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“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专利技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.构件失效可控设计的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：设计构件的结构，其中，所述构件包括主体和失效可控部位，所述失效可控部位与所述主体连接；通过选择性激光熔化技术成型所述构件，其中，所述失效可控部位留下一部分未被激光熔化的粉末；对所述构件进行热处理，使留下的所述粉末烧结成固体，其中，烧结成的所述固体的密度小于所述主体的密度。2.根据权利要求1所述的构件失效可控设计的制备方法，其特征在于，在完成所述构件的结构设计后，还包括以下步骤：对所述构件进行有限元分析，检查所述构件是否满足失效要求和力学性能要求，如果所述失效要求和所述力学性能要求均能满足，则进行下一步的操作，如果所述失效要求和所述力学性能要求中的任意一个不能满足，则返回上一步改进设计。3.根据权利要求1或2所述的构件失效可控设计的制备方法，其特征在于，在完成所述构件的热处理后，还包括以下步骤：对所述构件进行实际试验，以验证所述构件是否满足失效要求和力学性能要求，如果所述失效要求和所述力学性能要求均能满足，则构件完成制备，如果所述失效要求和所述力学性能要求中的任意一个不能满足，则返回重新设计所述构件的结构。4.根据权利要求1所述的构件失效可控设计的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘永伦，严明，张奥，胡昕萌，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：