本发明属于増材制造，具体涉及一种基于气氛反应的零件强韧化增材制造设备与方法。
背景技术：
1、金属增材制造技术因其能够实现复杂结构的快速成形和高效生产，具有广阔的应用前景。然而，现有增材制造技术在提高零件强度和韧性方面仍存在一定的挑战。通过在增材制造过程中引入气氛原位反应，可增强零件强度，但该中方法会受限于成形腔内气氛转换的灵活性，难以实现零件的局部强化；而且这种对零件的整体强化虽然能提升零件的强度，但也会使零件的塑性大幅降低，难以同时满足复杂零件在高强度和高韧性方面的需求。
技术实现思路
1、本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于气氛反应的零件强韧化增材制造设备与方法，通过在增材制造过程中引入气氛反应腔室，反应气氛的浓度原位生成不同体积分数的增强相，实现零件局部强化的同时不影响其他部分的韧性。
2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
3、一种基于气氛反应的零件强韧化增材制造设备，包括光学系统、成形系统以及气氛反应腔室；光学系统固设于成形系统顶部，气氛反应腔室设置于成形系统内部。
4、进一步的，成形系统具体包括成形腔室、成形缸、供料缸、铺粉机构以及反应腔室移动机构；
5、成形缸和供料缸设置于成形腔室底部；铺粉机构设置于成形腔室内一侧，反应腔室移动机构设置于成形腔室内另一侧。
6、进一步的，气氛反应腔室具体包括腔壁、反应气氛进气口、反应气氛出气口、密封气帘出气口、密封气帘进气口以及反应气氛浓度传感器；
7、反应气氛进气口通过螺栓设置于腔壁上，反应气氛出气口通过螺栓设置于反应气氛进气口的对向腔壁上；
8、密封气帘进气口通过螺栓设置于腔壁上，密封气帘进气口设于反应气氛进气口上方；密封气帘出气口通过螺栓设置于密封气帘进气口的对向腔壁上，密封气帘出气口设于反应气氛出气口上方；
9、反应气氛浓度传感器固设于腔壁；
10、气氛反应腔室顶部无遮挡。
11、进一步的，反应腔室移动机构包括x轴移动机构以及y轴移动机构；
12、气氛反应腔室与y轴移动机构连接，y轴移动机构与x轴移动机构连接，x轴移动机构设置于成形腔室壁面。
13、进一步的，x轴移动机构具体包括x轴直线导轨、x轴丝杆、x轴驱动电机以及x轴滑台；x轴丝杆安装在x轴直线导轨中，x轴滑台与x轴丝杆配合，x轴驱动电机通过x轴丝杆使x轴滑台沿着x轴直线导轨移动；
14、y轴移动机构具体包括y轴直线导轨、y轴丝杆、y轴驱动电机以及y轴滑台；
15、y轴丝杆安装在y轴直线导轨中，y轴滑台与y轴丝杆配合，y轴驱动电机通过y轴丝杆使y轴滑台沿着y轴直线导轨移动；
16、x轴移动机构设在成形腔室壁面上，y轴移动机构通过x轴滑台与x轴移动机构连接，气氛反应腔室与y轴滑台连接，通过x轴移动机构和y轴移动机构的配合实现气氛反应腔室在x和y轴方向上的移动。
17、进一步的，还包括机架，成形系统固设在机架上。
18、进一步的，光学系统具体包括激光器、振镜、场镜、保护镜以及光学安装板；
19、光学安装板设于成形腔室上壁，振镜固设在光学安装板上，场镜设于振镜下方，保护镜设于成形腔室上壁，激光器固设在机架上。
20、进一步的，成形腔室侧壁开设有保护气体进气口及保护气体出气口，用于成形腔室内保护气体的输送及排出；成形腔室上壁开有光路入射口，用于安装光学系统的保护镜和作为激光入射通道。
21、进一步的，铺粉机构具体包括导轨、丝杆、驱动电机、直线滑台以及铺粉刮刀；
22、导轨设于成形腔室底面，丝杆安装在导轨中，直线滑台与丝杆配合，铺粉刮刀固设在直线滑台上，驱动电机通过丝杆带动固定在直线滑台上的铺粉刮刀沿着导轨进行铺粉。
23、本发明还包括基于提供的零件强韧化增材制造设备的零件强韧化增材制造方法，包括以下步骤：
24、s1、打开成形腔室侧壁上的保护气体进气口和保护气体出气口，并将惰性保护气体通过保护气体进气口通入成形腔室内，使成形腔室充满保护气体；
25、s2、光学系统根据切片文件信息对成形缸内材料进行选区融化，成形出零件基体；
26、s3、反应腔室移动机构根据切片文件信息将气氛反应腔室移动至零件需加强区域上方；
27、s4、反应气氛进气口、反应气氛出气口、密封气帘出气口以及密封气帘进气口受控打开，使气氛反应腔室内保持特定浓度的反应气体；
28、s5、光学系统根据切片文件信息对零件需加强区域进行选区融化并使其发生气液化学反应，原位生成颗粒强化相，实现零件的局部增强；
29、s6、反应腔室移动机构将气氛反应腔室移动至成形平面外；
30、s7、铺粉机构将新一层粉末铺覆至成形平面；
31、s8、重复步骤s2至s7，直至整个零件制造完成。
32、本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
33、1、在保持零件基体韧性的同时实现局部强化，提升整体性能：本发明通过在增材制造过程中引入气氛反应腔室，能够在零件的特定区域内生成不同体积分数的增强相，提高零件的局部强度，避免传统整体气氛场只能对零件进行整体强化而大幅降低塑性的不足。
34、2、减少气氛反应强化所需反应气体用量与换气时间：通过小型化可移动的气氛反应腔室为熔池气液化学反应提供所需气氛环境，避免了现有气氛反应需要将整个成形腔室充满特定浓度反应气氛的不足，减少了换气、洗气过程中反应气体与保护气体的用气量，以及节省了换气时间，提供了生产效率。
35、3、强化相生成量与生成位置可控：通过精确控制气氛反应腔室在零件的位置和反应气氛的浓度，可以实现增强相生成量与生成位置的定制化制备。
36、4、提高金属基复合材料制备的数字化与自动化：可以通过连接上位机来控制气氛反应腔室的移动以及气氛反应腔室内反应气氛的浓度实现零件局部强化效果的数字化以及自动化，实现增强相生成量与生成位置的可控性。
1.一种基于气氛反应的零件强韧化增材制造设备，其特征在于，包括光学系统、成形系统以及气氛反应腔室；光学系统固设于成形系统顶部，气氛反应腔室设置于成形系统内部。
2.根据权利要求1所述的基于气氛反应的零件强韧化增材制造设备，其特征在于，成形系统具体包括成形腔室、成形缸、供料缸、铺粉机构以及反应腔室移动机构；
3.根据权利要求1所述的基于气氛反应的零件强韧化增材制造设备，其特征在于，气氛反应腔室具体包括腔壁、反应气氛进气口、反应气氛出气口、密封气帘出气口、密封气帘进气口以及反应气氛浓度传感器；
4.根据权利要求2所述的基于气氛反应的零件强韧化增材制造设备，其特征在于，反应腔室移动机构包括x轴移动机构以及y轴移动机构；
5.根据权利要求4所述的基于气氛反应的零件强韧化增材制造设备，其特征在于，x轴移动机构具体包括x轴直线导轨、x轴丝杆、x轴驱动电机以及x轴滑台；x轴丝杆安装在x轴直线导轨中，x轴滑台与x轴丝杆配合，x轴驱动电机通过x轴丝杆使x轴滑台沿着x轴直线导轨移动；
6.根据权利要求2所述的基于气氛反应的零件强韧化增材制造设备，其特征在于，还包括机架，成形系统固设在机架上。
7.根据权利要求6所述的基于气氛反应的零件强韧化增材制造设备，其特征在于，光学系统具体包括激光器、振镜、场镜、保护镜以及光学安装板；
8.根据权利要求7所述的基于气氛反应的零件强韧化增材制造设备，其特征在于，成形腔室侧壁开设有保护气体进气口及保护气体出气口，用于成形腔室内保护气体的输送及排出；成形腔室上壁开有光路入射口，用于安装光学系统的保护镜和作为激光入射通道。
9.根据权利要求2所述的基于气氛反应的零件强韧化增材制造设备，其特征在于，铺粉机构具体包括导轨、丝杆、驱动电机、直线滑台以及铺粉刮刀；
10.基于权利要求1-9任一项所述零件强韧化增材制造设备的零件强韧化增材制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
