[發明專利]一種基于激光焊接和激光增材的異種鈦合金復合部件的制備方法

在審

• 申請號: 202010903823.0
• 申請日: 2020-09-01
• 公開（公告）號: CN111790984A
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發明（設計）人: 李俐群;黃怡晨;鄒純昱
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B23K26/12
• 分類號: B23K26/12;B23K26/21;B23K26/342;B23K26/60
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 侯靜

一種基于激光焊接和激光增材的異種鈦合金復合部件的制備方法，涉及一種異種鈦合金復合部件的制備方法。本發明是要解決現有的采用焊接工藝直接進行Ti₂AlNb鈦合金與TA15鈦合金的連接焊縫中非常容易形成宏觀與微觀裂紋，為結構的服役帶來較大隱患的技術問題。本發明通過激光增材制造Ti₂AlNb/TA15梯度過渡段，使得兩種材料逐漸過渡為相近或相同材質，然后采用激光焊接技術進行同種材料的連接，實現異種鈦合金復雜結構的一體化制造，不僅能夠解決異種材料零部件之間的連接和密封問題，還能提高零部件的整體剛度和強度，實現減重，克服了界面容易出現的宏觀與微觀裂紋問題。

技術領域

本發明涉及一種異種鈦合金復合部件的制備方法。

背景技術

Ti₂AlNb鈦合金材料以耐高溫、高強度、高剛度的優點成為高溫部分結構的首選材料。由于非高溫部分采用了密度較低的TA15鈦合金材料，所以存在著Ti₂AlNb鈦合金與TA15鈦合金異種材料之間的連接問題。傳統制造方式中，異種的連接一般采用焊接、螺栓連接、鉚接的連接方式，采用焊接工藝直接進行Ti₂AlNb鈦合金與TA15鈦合金的連接焊縫中非常容易形成宏觀與微觀裂紋，為結構的服役帶來較大隱患；采用螺栓等機械連接方式需要在連接端制造法蘭或端框，這樣不僅增加了重量，而且又產生了密封問題。

目前，鈦合金材料的激光增材制造技術發展日益成熟，激光熔化沉積增材制造技術越來越多地應用于航空零件的制造中。利用激光熔化沉積技術不僅可以靈活實現零件形狀的設計與制造，還可靈活實現梯度材料零件的設計與制造，這也為異種材料的制造提供了新的技術選擇。

發明內容

本發明是要解決現有的采用焊接工藝直接進行Ti₂AlNb鈦合金與TA15鈦合金的連接焊縫中非常容易形成宏觀與微觀裂紋，為結構的服役帶來較大隱患的技術問題，而提供一種基于激光焊接和激光增材的異種鈦合金復合部件的制備方法。

本發明的基于激光焊接和激光增材的異種鈦合金復合部件的制備方法是按以下步驟進行的：

一、采用激光焊接制備TA15圓管和Ti₂AlNb圓管：將TA15平板和Ti₂AlNb平板的四個側面去除氧化膜和雜質，根據預成型圓管部件的尺寸，分別對TA15平板和Ti₂AlNb平板進行真空熱彎處理至變形為圓管形，彎成圓管后采用激光焊接的方法分別焊接兩個圓管的縱縫使得圓管的側壁完全封閉，分別得到TA15圓管和Ti₂AlNb圓管；對TA15圓管和Ti₂AlNb圓管待焊接的端面進行處理去除氧化層和雜質；

所述的TA15平板和Ti₂AlNb平板的尺寸完全相同；

二、采用激光增材制造制備TA15和Ti₂AlNb梯度過渡圓環：選擇鈦合金板作為基板，進行表面清理去除氧化層和雜質；將TA15粉末和Ti₂AlNb粉末分別放入激光增材制造設備的兩個粉筒中，采用激光增材制造的方法在基板上得到過渡圓環；然后采用線切割的方法將基板與過渡圓環切割分離；

所述的過渡圓環的直徑與步驟一制備的TA15圓管的直徑相同；所述的過渡圓環的厚度與步驟一制備的TA15圓管的厚度相同；