[發明專利]基于等離子熔絲增材的高強度TA18鈦合金構件制備方法

有效

• 申請號: 201811290609.1
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109277675B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 周琦;徐俊強;郭順;李擎天;喻嘉熙;王克鴻;李澤宇;曹嘉鋮;馮曰海;彭勇;薛鵬
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: B23K10/00
• 分類號: B23K10/00;B33Y10/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 鄒偉紅

1.一種基于等離子熔絲增材的高強度TA18鈦合金構件制備方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

（1）確定鈦合金構件的成分過渡區域，并依照鈦合金構件建立三維CAD實體模型，并沿著該模型成形方向進行切片分層，得到片層；

（2）將上述片層導入計算機中，依據單道沉積層寬度為W，單層厚度為L，搭接率為γ，生成可實施的路徑；

（3）依照上述路徑進行等離子熔絲增材制造，等離子熔絲增材制造過程中采用TC4作為增材基板，TC4和TA2作為熔絲材料，同時送絲混合沉積TC4和TA2，完成單層鈦合金絲材沉積；

（4）依上述步驟（3）完成單層鈦合金絲材沉積，采用小電流低離子氣的等離子束沿垂直于沉積方向快速掃描；

（5）重復步驟（3）（4）的過程，直至沉積完所有片層，完成所述鈦合金構件的增材制造；

（6）切除成分過渡區域部分，并對鈦合金構件進行退火處理。

2.根據權利要求1所述的基于等離子熔絲增材的高強度TA18鈦合金構件制備方法，其特征在于：所述的成分過渡區域，厚度為5-10mm，該成分過渡區域連接增材基板和鈦合金構件，其形狀與鈦合金構件底面一致。

3.根據權利要求1所述的基于等離子熔絲增材的高強度TA18鈦合金構件制備方法，其特征在于：為實現成分控制以及表面成形精度，單道沉積層寬度W范圍為3-8mm，單層厚度L取值范圍為0.5-2mm，搭接率γ取值范圍為0.3-0.6。

4.根據權利要求1所述的基于等離子熔絲增材的高強度TA18鈦合金構件制備方法，其特征在于：TC4基板厚度為10mm-20mm，TC4和TA2絲材直徑為0.8mm-1.4mm。

5.根據權利要求1所述的基于等離子熔絲增材的高強度TA18鈦合金構件制備方法，其特征在于：所述等離子熔絲增材制造的工藝參數為：等離子熔絲增材系統功率為1000W-3000W，沉積速度為20-40cm/min，送絲速度為0.3-0.7m/min，離子氣流量0.6-1.0L/min，保護氣流量20L/min，層間溫度控制在200-300℃。

6.根據權利要求1所述的基于等離子熔絲增材的高強度TA18鈦合金構件制備方法，其特征在于：在單層鈦合金絲材沉積結束后，采用小電流低離子氣的等離子束掃描表面，所述等離子束功率為200-400W，掃描速度為300-600mm/min。

7.根據權利要求1所述的基于等離子熔絲增材的高強度TA18鈦合金構件制備方法，其特征在于：等離子熔絲增材制造過程選擇氬氣作為保護氣和離子氣。

8.根據權利要求1所述的基于等離子熔絲增材的高強度TA18鈦合金構件制備方法，其特征在于：送絲過程中，TA2和TC4絲材與增材基板距離以及角度均保持一致，TA2和TC4絲材在同一平面，與增材基板形成角度為30-60°，絲端中心與熔池中心距離為0.2-0.5mm。