本發(fā)明涉及月面月壤增材制造，尤其涉及一種熔融增材制造時(shí)月壤較優(yōu)加熱溫度的選取方法。
背景技術(shù)：
1、在月球表面月壤建筑的增材制造中，已有的研究證明在月球上使用增材制造的工藝，進(jìn)行月壤結(jié)構(gòu)的制作是一種可行的方法，在月壤熔融增材制造的工作中，針對(duì)月壤熔融打印工藝中合適的加熱溫度的研究較少，根據(jù)目前的增材制造實(shí)驗(yàn)中，工藝參數(shù)的選擇依據(jù)打印制品的質(zhì)量確定，而月壤熔融增材制造的制品質(zhì)量由層間熔融材料的輪廓形貌和表面粗糙度決定。
2、目前研究多為針對(duì)某種月壤的打印工藝，以及對(duì)其較優(yōu)打印工藝參數(shù)的研究，具體的研究方式的一種是通過(guò)輸入工藝參數(shù)數(shù)值進(jìn)行計(jì)算機(jī)的熔融增材制造仿真，對(duì)熔池的形貌和顆粒的結(jié)合形態(tài)進(jìn)行分析，另一種是通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)，對(duì)不同工藝參數(shù)下的打印件結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度的檢測(cè)。但是，采用仿真的方式研究時(shí)，由于月球表面的環(huán)境條件較為復(fù)雜，無(wú)法對(duì)制造環(huán)境各個(gè)條件進(jìn)行準(zhǔn)確的耦合，因此仿真較為困難；同時(shí)，由于月壤是混合物，礦物含量的不同導(dǎo)致月壤的熱物性參數(shù)數(shù)值不同，仿真中月壤的屬性不同，導(dǎo)致仿真得到的打印結(jié)果不具備廣泛性。采用實(shí)驗(yàn)的方式研究時(shí)，月壤材料在每種打印參數(shù)下都需要進(jìn)行一次或兩次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比以減少實(shí)驗(yàn)誤差，需進(jìn)行大量重復(fù)實(shí)驗(yàn)并耗費(fèi)大量時(shí)間，又由于采用月壤作為實(shí)驗(yàn)材料，月壤在地球上較為稀少，為了相對(duì)減少實(shí)驗(yàn)成本，使用模擬月壤作為實(shí)驗(yàn)材料，但模擬月壤進(jìn)行大量的重復(fù)實(shí)驗(yàn)所需的成本較高。
3、另外，在月球原位建造中，月球區(qū)域劃分有高地區(qū)、母馬區(qū)和極地區(qū)，不同區(qū)域月壤的礦物組成種類(lèi)大致相同，不同之處在于不同區(qū)域月壤的每種成分含量不同，進(jìn)而影響不同區(qū)域月壤的熔融溫度，因此現(xiàn)有采用實(shí)驗(yàn)的方式研究時(shí)，多為針對(duì)特定區(qū)域的月壤熔融增材制造中較優(yōu)工藝參數(shù)的研究，不具有廣泛的參考性。
4、綜上，如何提供一種實(shí)驗(yàn)次數(shù)少、耗時(shí)少、成本低且適用于月球不同區(qū)域的熔融增材制造時(shí)月壤較優(yōu)加熱溫度的選取方法是本領(lǐng)域亟待解決的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種熔融增材制造時(shí)月壤較優(yōu)加熱溫度的選取方法，以解決現(xiàn)有月壤熔融增材制造中選取加熱溫度的方法存在的實(shí)驗(yàn)次數(shù)多、耗時(shí)長(zhǎng)、成本高且不適用于月球不同區(qū)域月壤的月壤熔融增材制造的問(wèn)題。
2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
3、本發(fā)明提供了一種熔融增材制造時(shí)月壤較優(yōu)加熱溫度的選取方法，包括如下步驟：
4、(1)將模擬月壤試樣置于基體表面，進(jìn)行加熱，測(cè)量不同加熱溫度下模擬月壤試樣與基體的接觸角；
5、(2)選取步驟(1)得到的接觸角≤90°時(shí)對(duì)應(yīng)的加熱溫度，即得月壤熔融增材制造的加熱溫度。
6、優(yōu)選的，所述步驟(1)中加熱的溫度范圍為500～1300℃；在加熱的溫度范圍內(nèi)每間隔50～200℃檢測(cè)一次模擬月壤試樣與基體的接觸角。
7、優(yōu)選的，所述步驟(1)中基體包括氧化鋁、石墨中的一種。
8、優(yōu)選的，所述步驟(1)中模擬月壤試樣的制備方法為將模擬月壤壓實(shí)，得到模擬月壤試樣。
9、優(yōu)選的，所述模擬月壤為玄武質(zhì)模擬月壤，所述玄武質(zhì)模擬月壤的粒徑為5～1000μm，中值粒徑為60～75μm；所述玄武質(zhì)模擬月壤包括如下質(zhì)量百分比的成分：
10、sio245～50％、al2o315～20％、cao?10～15％、feo?5～10％、mgo?5～10％、tio21～3％、na2o?0.5～1％、mno?0～0.3％、cr2o30.1～0.5％、k2o?0.3～0.7％、p2o50.5～0.7％。
11、本發(fā)明還提供了一種利用上述加熱溫度的選取方法確定的加熱溫度在月壤原位熔融增材制造中的應(yīng)用。
12、經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果如下：
13、本發(fā)明通過(guò)檢測(cè)模擬月壤試樣與基體的接觸角來(lái)表征模擬月壤試樣與基體的潤(rùn)濕性，接觸角越小表明模擬月壤試樣與基體的潤(rùn)濕性越好，而潤(rùn)濕性越好表明月壤熔融增材制造建筑的材料層間具有更好的粘合質(zhì)量、輪廓形貌和表面粗糙度；因此，本發(fā)明創(chuàng)造性的依據(jù)模擬月壤試樣與基體的接觸角來(lái)選取月壤熔融增材制造時(shí)最佳的加熱溫度，以制備得到質(zhì)量最優(yōu)的月壤熔融增材制造建筑，可以大大減少選取最佳加熱溫度時(shí)的實(shí)驗(yàn)次數(shù)，減少耗時(shí)，降低實(shí)驗(yàn)成本。此外，由于月球不同區(qū)域的月壤對(duì)同一基體的接觸角所表征的潤(rùn)濕性相同，因此本發(fā)明的方法在月球原位建造中，可以快速的對(duì)月球不同區(qū)域的月壤在熔融增材制造時(shí)的最佳加熱溫度進(jìn)行確定，具有廣泛性。
1.一種熔融增材制造時(shí)月壤較優(yōu)加熱溫度的選取方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熔融增材制造時(shí)月壤較優(yōu)加熱溫度的選取方法，其特征在于，所述步驟(1)中加熱的溫度范圍為500～1300℃；在加熱的溫度范圍內(nèi)每間隔50～200℃檢測(cè)一次模擬月壤試樣與基體的接觸角。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種熔融增材制造時(shí)月壤較優(yōu)加熱溫度的選取方法，其特征在于，所述步驟(1)中基體包括氧化鋁、石墨中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種熔融增材制造時(shí)月壤較優(yōu)加熱溫度的選取方法，其特征在于，所述步驟(1)中模擬月壤試樣的制備方法為將模擬月壤壓實(shí)，得到模擬月壤試樣。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種熔融增材制造時(shí)月壤較優(yōu)加熱溫度的選取方法，其特征在于，所述模擬月壤為玄武質(zhì)模擬月壤，所述玄武質(zhì)模擬月壤的粒徑為5～1000μm，中值粒徑為60～75μm；
6.利用權(quán)利要求1～5任一項(xiàng)所述的加熱溫度的選取方法確定的加熱溫度在月壤原位熔融增材制造中的應(yīng)用。