[發(fā)明專利]一種硼元素原位強化的梯度鈦合金MIG電弧增材制造方法

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• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN110293290A
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發(fā)明（設計）人: 黃健康;劉世恩;余淑榮;劉玉龍;陳會子;袁文;管志忱;樊丁
• 申請（專利權）人: 蘭州理工大學;劉世恩
• 主分類號: B23K9/173
• 分類號: B23K9/173;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MIG電弧增材制造方法。送絲機構經送絲輪將焊絲送入MIG焊槍，焊絲在經過導電嘴后與母材之間產生電弧，鈦合金焊絲和周圍鈦合金材料在MIG電弧熱量作用下呈熔融態(tài)；硼與熔融態(tài)的鈦合金原位反應，在待加工鈦合金材料上原位生成硼化鈦增強相，分布于成形的鈦合金材料中，此組織可有效增加鈦合金材料的強度。調節(jié)送粉裝置實現不同的粉末送入量，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，同時實現對鈦合金材料的強化，無需二次強化，減少工藝流程，同時通過調節(jié)不同的硼粉送入量控制生成硼化鈦增強相的比例，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(fā)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MIG電弧增材制造方法。

背景技術

鈦與鈦合金由于具有密度小、耐高溫、耐腐蝕、強度高等一系列特點。隨著時間的發(fā)展，被各行各業(yè)逐漸關注。它已經在各項領域得到了廣泛的應用，包括航空航天、國防工業(yè)等領域。需求的產生刺激了鈦及鈦合金材料的發(fā)展，復雜的使用環(huán)境對鈦合金材料的制備提出了更高的要求。而隨著近幾年新型制備方法的產生，增材制造方法因其“自下而上”、“材料累加”的特點被廣泛關注。增材制造的特殊工藝可以應用到鈦合金材料的制造中，它可以大幅縮短生產周期、降低制造成本。電弧增材制造作為其中被廣泛使用的重要分支，有著易控制、效率高的優(yōu)點。但是當前鈦合金的電弧增材制造方法有著其自身的一些局限性，增材制造完成的一些零件無法滿足工業(yè)上對其強度的要求，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(fā)展。

發(fā)明內容

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MIG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(fā)明提供了如下方案。

一種硼元素原位強化的梯度鈦合金MIG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。

調節(jié)鈦合金基板位置，使其正對于MIG焊槍之下。

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(jié)送絲速度，經送絲輪后將焊絲送入MIG焊槍中。

在控制中心啟動MIG焊機，MIG焊槍產生電弧；所述硼在所述MIG電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(jié)所述送粉裝置的不同硼粉送入量，控制生成硼化鈦增強相的比例，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(fā)明提供的具體實施例，本發(fā)明公開了以下技術效果：本發(fā)明硼元素原位強化的鈦合金MIG電弧增材制造的過程中，送入硼粉，使硼在MIG電弧的作用下與熔融狀態(tài)的鈦合金原位反應，在待加工的鈦合金基板生成硼化鈦增強相，分布于成形的鈦合金材料中，此組織可有效強化鈦合金材料。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(jié)不同的氣體配比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(fā)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(fā)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(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。