[發(fā)明專利]一種硼元素原位強化的梯度鈦合金等離子弧增材制造方法

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• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN110293294A
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發(fā)明（設計）人: 黃健康;劉玉龍;余淑榮;楊濤;陳會子;袁文;潘偉;樊丁
• 申請（專利權(quán)）人: 蘭州理工大學;劉玉龍
• 主分類號: B23K10/02
• 分類號: B23K10/02;B33Y10/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開一種硼元素原位強化的梯度鈦合金等離子弧增材制造方法。在等離子弧增材制造過程中，送絲機構(gòu)送入的鈦合金焊絲和周圍鈦合金材料在等離子弧熱量作用下呈熔融態(tài)，送粉裝置送入的硼在等離子弧作用下與熔融態(tài)的鈦合金原位反應，在待加工鈦合金材料上原位生成具有硼化鈦增強相的增材試件。調(diào)節(jié)送粉裝置實現(xiàn)不同的硼粉送入量，從而得到不同的梯度強化效果。本發(fā)明在鈦合金增材制造的過程中，同時實現(xiàn)對鈦合金材料的強化，無需二次強化，減少工藝流程，同時可以通過調(diào)節(jié)不同的硼粉送入量實現(xiàn)鈦合金材料的可控梯度強化，擴大了高強度鈦合金材料的使用范圍。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鈦合金增材制造領(lǐng)域，特別是涉及一種硼元素原位強化的梯度鈦合金等離子弧增材制造方法。

背景技術(shù)

隨著航空航天等工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展，鈦及鈦合金的應用范圍不斷擴大，這就對鈦合金材料的制造提出了更高的要求。單一的鈦合金由于其較低的疲勞強度、硬度低、耐磨性差等缺點不能被廣泛使用于復雜的工業(yè)環(huán)境中。增材制造的“自下而上”、“材料累加”的特點使其近幾年被廣泛關(guān)注和應用。等離子弧增材制造因其能量密度大、電弧方向性強、熔透能力強的突出優(yōu)點成為增材制造的一種重要方法。但當前鈦合金的等離子弧增材制造方法不能滿足在制造的過程中同時實現(xiàn)對材料的強化，這就使得制備的材料應用于工業(yè)中需要額外進行二次加工強化，增加了工藝流程和生產(chǎn)成本；同時，二次強化往往只能對材料的表面進行強化，無法實現(xiàn)對材料內(nèi)部的強化，極大限制了高強度鈦合金材料在眾多領(lǐng)域的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種硼元素原位強化的梯度鈦合金等離子弧增材制造方法，在鈦合金增材制造的過程中，同時實現(xiàn)對鈦合金材料的整體強化，并且通過控制氣體配比實現(xiàn)可控的強化效果。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案。

一種硼元素原位強化的梯度鈦合金等離子弧增材制造方法，所述方法包括：將表面處理干凈的待加工的鈦合金基板固定在可控工臺上。

控制焊絲與所述待加工的鈦合金基板的角度為30°，并使所述焊絲位于等離子焊槍的正下方。

打開氬氣瓶，提供離子氣輸入和保護氣體輸入。

通過控制中心發(fā)送控制指令，打開送絲機構(gòu)，并調(diào)節(jié)送絲速度，在等離子弧熱源運動的同時實現(xiàn)焊絲的同步送入。

通過控制中心啟動等離子焊機，調(diào)節(jié)電流，等離子焊槍產(chǎn)生等離子弧；所述送粉裝置送入硼，在等離子弧作用下與反應過程中送入的焊絲和周圍處于熔融態(tài)的鈦合金反應，在所述待加工的鈦合金基板上原位生成具有硼化鈦增強相的增材成形件。

可選的，在所述打開氬氣瓶，提供氬氣離子氣和保護氣體之后還包括：調(diào)節(jié)所述送粉裝置送入硼粉的量，從而實現(xiàn)不同的鈦合金強化效果。

可選的，所述焊絲為鈦合金焊絲。

根據(jù)本發(fā)明提供的具體實施例，本發(fā)明公開了以下技術(shù)效果：本發(fā)明硼元素原位強化的鈦合金等離子弧增材制造的過程中，送粉裝置送入硼粉在等離子弧作用下與熔融狀態(tài)的鈦合金原位反應，在待加工的鈦合金基板生成具有硼化鈦增強相的鈦合金增材成形件，使鈦合金增材制造與對鈦合金材料的強化過程同時進行，操作過程簡單，同時在制造過程中通過調(diào)節(jié)不同的硼粉送入量，獲得材料組織中氧化鈦增強相與其余相的不同比例，實現(xiàn)梯度功能鈦合金零件的成形，提高了鈦合金材料的使用范圍。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明的實施例提供的硼元素原位強化的梯度鈦合金等離子弧增材制造方法的結(jié)構(gòu)示意圖。