[發明專利]一種氮元素原位強化的梯度鈦合金等離子弧增材制造方法

在審

• 申請號: 201910360727.3
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN110293295A
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發明（設計）人: 黃健康;劉玉龍;潘偉;陳會子;余淑榮;樊丁;陳秀娟
• 申請（專利權）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

1.一種氮元素原位強化的鈦合金等離子弧增材制造方法，其特征在于，所述方法包括：控制中心4與可控工臺5、等離子焊機9、送絲機構1相連接；氮氣瓶6、氬氣瓶7與氣體配比器8連接后輸出至等離子焊機9離子氣入口，氬氣瓶7同時與等離子焊機9保護氣入口連接；送絲機構1將焊絲通過送絲臂2由送絲嘴3送至待加工鈦合金基板上方。

2.根據權利要求書1所述的氮元素原位強化的梯度鈦合金等離子弧增材制造方法，其特征在于：所述送絲機構將所述焊絲送至等離子焊槍正下方，焊絲在等離子弧熱源作用下呈熔融態；所述離子氣中氮氣發生電離，離子態的氮在氬氣氛圍下運動至熔池附近，其在熔池流動過程中進入熔池并附著于熔池的表面，在增材制造過程中隨著等離子弧熱源的定向移動，帶動熔池內部熔融態鈦合金的流動，離子態氮進入熔池內部與熔融態的鈦在原位發生反應生成具有氮化鈦增強相的試件，實現對材料制備過程中的強化。

3.根據權利要求書1所述的氮元素原位強化的梯度鈦合金等離子弧增材制造方法，其特征在于：所述可控工臺用于放置表面處理干凈的待加工鈦合金基板，并由所述控制中心Mach3系統，控制x、y、z軸伺服電機帶動傳動裝置，實現可控工臺空間位置的移動，移動速度為90-180mm/min。

4.根據權利要求書1所述的氮元素原位強化的梯度鈦合金等離子弧增材制造方法，其特征在于：所述等離子焊機在增材制造過程中，通過控制中心調節其電流為20-50A。

5.根據權利要求書1所述的氮元素原位強化的梯度鈦合金等離子弧增材制造方法，其特征在于：所述的送絲機構將焊絲送出，且送出角度與水平基板成30°角，絲高為0。

6.根據權利要求書5所述的氮元素原位強化的梯度鈦合金等離子弧增材制造方法，其特征在于：所述控制中心發送控制指令調節所述送絲機構送絲速度為90-180cm/min。

7.根據權利要求書5所述的氮元素原位強化的梯度鈦合金等離子弧增材制造方法，其特征在于：所述焊絲為鈦合金焊絲。

8.根據權利要求書1所述的氮元素原位強化的梯度鈦合金等離子弧增材制造方法，其特征在于：所述氮氣瓶和氬氣瓶，用于向過程中所述等離子焊機中輸入氮氣氬氣混合離子氣和氬氣保護氣，其中離子氣中氮氣電離后與熔融態鈦合金反應生成具有氮化鈦增強相的鈦合金試件，氬氣對反應過程進行保護。

9.根據權利要求書1所述的氮元素原位強化的梯度鈦合金等離子弧增材制造方法，其特征在于：所述氣體配比器，用于將輸送來的氮氣與氬氣進行配比后輸出離子氣，從而實現不同的鈦合金強化效果。

10.根據權利要求書8所述的氮元素原位強化的梯度鈦合金等離子弧增材制造方法，其特征在于：通過所述控制中心調節所述保護氣體流量調節為0-10L/min。

11.根據權利要求書8所述的氮元素原位強化的梯度鈦合金等離子弧增材制造方法，其特征在于：所述離子氣流量為0.2-1L/min。

12.根據權利要求書9所述的氮元素原位強化的梯度鈦合金等離子弧增材制造方法，其特征在于：所述氣體配比器所配離子氣中氮氣流量為0.1-1L/min，其余氣體均為氬氣或不含氬氣。