[發明專利]一種硼元素原位強化的梯度鈦合金TIG電弧增材制造方法

在審

• 申請號: 201910360896.7
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN110293283A
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發明（設計）人: 黃健康;袁文;余淑榮;樊丁;楊濤;潘偉;劉玉龍;陳會子;陳秀娟
• 申請（專利權）人: 蘭州理工大學;袁文
• 主分類號: B23K9/167
• 分類號: B23K9/167;B33Y10/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種硼元素原位強化的梯度鈦合金TIG電弧增材制造方法，TIG焊機在工作過程中產生電弧，鈦合金焊絲和周圍鈦合金材料在TIG電弧熱量作用下呈熔融態；硼在TIG電弧作用下與熔融態的鈦合金原位反應，在待加工鈦合金材料上原位生成硼化鈦增強相，分布于成形的鈦合金材料中。調節送粉裝置實現不同的硼粉送入量，控制生成硼化鈦增強相的比例，從而得到不同的梯度強化效果。本發明在鈦合金增材制造的過程中，同時實現對鈦合金材料的強化，無需二次強化，減少工藝流程，同時可以通過調節不同的硼粉送入量實現鈦合金材料的可控梯度強化，擴大了鈦合金材料的使用范圍。

技術領域

本發明涉及鈦合金增材制造領域，特別是涉及一種硼元素原位強化的梯度鈦合金TIG電弧增材制造方法。

背景技術

隨著航空航天等工業領域的發展，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環境中。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注和應用。TIG電弧增材制造作為其中的重要組成部分，可以一次性成形致密度好、性能優異的多功能復雜零件。但是傳統的TIG電弧增材制造方法也有著其自身的局限性，生產的鈦合金材料的強度不能滿足工業上日益復雜的材料要求與極端環境下的服役性能要求。這就使得制備的材料應用于工業中需要額外進行二次加工強化，增加了工藝流程和生產成本；同時，二次強化往往只能對材料的表面進行強化，無法實現對材料內部的強化，極大限制了高強度鈦合金材料在眾多領域的發展。

發明內容

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

為實現上述目的，本發明提供了如下方案。

一種硼元素原位強化的梯度鈦合金TIG電弧增材制造方法，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TIG焊槍的正下方。

打開氬氣瓶，提供保護氣體氬氣。

通過控制中心打開送絲機構，并調節送絲速度，在TIG電弧熱源運動的同時實現焊絲的同步送入。

在控制中心啟動TIG焊機，TIG焊槍產生TIG電弧；所述硼在所述TIG電弧作用下與反應過程中送入的焊絲和周圍處于熔融態的鈦合金反應，在所述待加工的鈦合金基板上原位生成硼化鈦增強相，分布于成形的鈦合金材料中。

可選的，在所述打開氬氣瓶，提供保護氣體氬氣之后還包括：調節所述送粉裝置的硼粉送入量，從而實現不同的鈦合金強化效果。

可選的，所述焊絲為鈦合金焊絲。

根據本發明提供的具體實施例，本發明公開了以下技術效果：本發明硼元素原位強化的鈦合金TIG電弧增材制造的過程中，送入硼粉，使硼在TIG電弧的作用下與熔融狀態的鈦合金原位反應，在待加工的鈦合金基板生成硼化鈦增強相，分布于成形的鈦合金材料中，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節不同的硼粉送入量可以制得鈦合金梯度材料，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明實施例或現有技術中的技術方案，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明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明的實施例提供的硼元素原位強化的梯度鈦合金TIG電弧增材制造方法的結構示意圖。