【CN110293319A】一种碳元素原位强化的梯度钛合金激光增材制造方法【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910346041.9

(22)申请日 2019.04.26

(71)申请人 兰州理工大学

地址 730050 甘肃省兰州市七里河区兰工

坪路287号

申请人 王志文

(72)发明人 余淑荣　王志文　黄健康　张林波　

刘玉龙　管志忱　

(51)Int.Cl.

B23K 26/342(2014.01)

B23K 26/12(2014.01)

(54)发明名称一种碳元素原位强化的梯度钛合金激光增材制造方法(57)摘要本发明公开一种碳元素原位强化的梯度钛合金激光增材制造方法，激光装置在工作过程中产生激光束，送丝机构送入的钛合金焊丝和周围钛合金材料在激光热量作用下呈熔融态，反应气体二氧化碳在激光束作用与熔融态的钛合金原位反应，在待加工钛合金材料上原位生成碳化钛增强相。调节气体配比器实现不同的二氧化碳与氩气配比，从而得到不同的梯度强化效果。本发明在钛合金增材制造的过程中，同时实现对钛合金材料的强化，无需再额外进行材料的二次强化，减少工艺流程，同时可以通过调节不同的气体配比实现钛合金材料的可控梯度强化，扩大了

钛合金材料的使用范围。权利要求书1页 说明书3页 附图2页CN 110293319 A 2019.10.01

C N 110293319

A

权　利　要　求　书1/1页CN 110293319 A

1.一种碳元素原位强化的钛合金激光增材制造方法，其特征在于，所述方法包括：激光器1、激光头9以及可控工台4与激光控制中心2相连接，二氧化碳气瓶5、氩气瓶6与气体配比器7连接后由保护气管道8输出；送丝机构3将焊丝送至待加工钛合金基板上方。

2.根据权利要求书1所述的碳元素原位强化的梯度钛合金激光增材制造方法，其特征在于：所述送丝机构将所述焊丝送至待加工钛合金指定位置，焊丝在激光热源作用下呈熔融态，所述二氧化碳在氩气氛围下运动至熔池附近，其在熔池流动过程中进入熔池并附着于熔池的表面，在增材制造过程中随着激光热源的定向移动，带动熔池内部熔融态钛合金的流动，二氧化碳进入熔池内部与熔融态的钛在原位发生反应生成碳化钛增强相实现对材料制备过程中的强化。

3.根据权利要求书1所述的碳元素原位强化的梯度钛合金激光增材制造方法，其特征在于：所述可控工台用于放置表面处理干净的待加工钛合金基板，并由所述激光控制中心控制空间位置的移动，移动速度为3-12mm/s。

4.根据权利要求书1所述的碳元素原位强化的梯度钛合金激光增材制造方法，其特征在于：激光器产生激光由激光头发射激光束，激光控制中心调节发射激光功率为1000-3000W。

5.根据权利要求书1所述的碳元素原位强化的梯度钛合金激光增材制造方法，其特征在于：所述的送丝机构将焊丝送出，且送出角度与水平基板成30°角。

6.根据权利要求书5所述的碳元素原位强化的梯度钛合金激光增材制造方法，其特征在于：所述送丝机构送丝速度为100-300cm/min。

7.根据权利要求书5所述的碳元素原位强化的梯度钛合金激光增材制造方法，其特征在于：所述焊丝为钛合金焊丝。

8.根据权利要求书1所述的碳元素原位强化的梯度钛合金激光增材制造方法，其特征在于：所述二氧化碳气瓶和氩气瓶，用于向过程中输入反应气体二氧化碳和保护气体氩气，其中二氧化碳与熔融态钛合金反应生成碳化钛增强相，氩气对反应过程进行保护。

9.根据权利要求书1所述的碳元素原位强化的梯度钛合金激光增材制造方法，其特征在于：所述气体配比器，用于将输送来的二氧化碳与氩气进行配比，从而实现不同的钛合金强化效果。

10.根据权利要求书9所述的碳元素原位强化的梯度钛合金激光增材制造方法，其特征在于：所述气体配比器调节总的气体流量为10L/min，其中二氧化碳气流量为0-2L/min，其余气体均为氩气。

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