[发明专利]一种表面具有抗空蚀特性的钛合金件及其加工方法

说明书

技术领域

本发明设计涉及一种金属材料的表面加工技术，特别是一种表面具有抗空蚀特性的钛合金件及其加工方法。

背景技术

钛合金主要应用于航空、航天、能源、船舶与海洋工程以及医学等领域，在上述应用中经常发生空蚀损伤，因此有必要提高钛合金的抗空蚀性能。表面处理可有效提高钛合金的抗空蚀性能，但传统的表面改性处理如渗碳、渗硼和渗氮等存在着处理周期长和工件易变形等缺点；热喷涂技术制备的涂层存在着组织结构疏松且与基体的结合力较弱等不足。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的是设计一种加工周期短、工件不变形、且表面具有更高抗空蚀特性的钛合金件及其加工方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种表面具有抗空蚀特性的钛合金件包括基体和表面纹理层，所述的表面纹理层具有用激光加工的纹理结构。

本发明所述的纹理结构是网格或直线或点状纹理。

一种表面具有抗空蚀特性的钛合金件的加工方法包括以下步骤：

A、将钛合金工件基体进行预处理后，依次放入丙酮、乙醇和纯净水中，用数控超声波清洗机进行超声清洗3min，用吹风机吹干；

B、用激光加工器对钛合金工件的表面进行纹理结构加工，制备出间距为50μm和100μm的钛合金表面纹理层。

本发明所述的激光加工器型号为LSY50F，工作电压为220V，激光波长1064nm，焦距f＝160mm，设置声光调制频率3.14KHz，输出电流为12.5A。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、由于本发明在钛合金表面用激光加工成不同间距的网格、直线和点状纹理结构后，钛合金的抗空蚀磨损特性显著提高。特别是对于网格纹理的钛合金件试样，用无锡产J93025型超声波空蚀实验机进行空蚀试验，实验功率为200W，振动频率为21.8kHz，振幅为1.4×10-5m，实验时磁化电流为6A，屏极电流为1A，实验介质为蒸馏水，敞口圆柱型容器，环境为一个标准大气压。进行空蚀实验一小时后，空蚀面积不到抛光钛合金件试样空蚀面积的十分之一。

2、由于本发明所使用的激光束具有良好的相干性和方向性，故广泛用于对各种金属材料的表面改性处理。激光处理的优点是工件畸变较小，基体对熔覆层的稀释度低，可较精确地控制处理层的宽度和深度，能够选择地处理工件的特定表面，因此，可以保证加工件形状不变。

3、由于本发明的激光加工方法具有加工周期短，加工件形状不变，而且由于激光加工只是加工工件表层，而对工件内部组织没有大的影响，故不造成工件组织结构疏松、结合力减弱等问题。

附图说明

本发明共有附图3张，其中：

图1是钛合金件表面直线纹理结构示意图；

图2是钛合金件表面网格纹理结构示意图；

图3是钛合金件表面点状纹理结构示意图。

图中，1、基体，2、表面纹理层。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步地描述。如图1-3所示，一种表面具有抗空蚀特性的钛合金件包括基体1和表面纹理层2，所述的表面纹理层2具有用激光加工的纹理结构。所述的纹理结构是网格或直线或点状纹理。

一种表面具有抗空蚀特性的钛合金件的加工方法包括以下步骤：

A、将钛合金工件基体1进行预处理后，依次放入丙酮、乙醇和纯净水中，用数控超声波清洗机进行超声清洗3min，用吹风机吹干；

B、用激光加工器对钛合金工件的表面进行纹理结构加工，制备出间距为50μm和100μm的钛合金表面纹理层2。

本发明所述的激光加工器型号为LSY50F，工作电压为220V，激光波长1064nm，焦距f＝160mm，设置声光调制频率3.14KHz，输出电流为12.5A。