[发明专利]一种获得耐磨耐蚀钛合金工件的激光组合加工工艺

权利要求书

1.一种获得耐磨耐蚀钛合金工件的激光组合加工工艺，其特征在于：对钛合金基体预加热后，用激光器对钛合金表面进行搭接扫描，扫描过程中采用氩气保护熔池，之后在激光辐射区域喷射纳米级合金粉末，合金粉末的成分配比为：Al 55％，Ti 30％，Fe 7％，B 8％；凝固后形成新的合金硬化层，从而提高钛合金的表面耐磨耐腐蚀性，之后对试样打磨抛光后进行激光冲击强化处理，进一步提高钛合金构件的抗腐蚀能力，具体步骤如下：

步骤一，将待处理钛合金试样放在酒精溶液中用超声波清洗机清除表面的灰尘与油渍；

步骤二，将钛合金基体放入箱式电阻炉中进行预加热，加热温度低于钛合金的相变温度，预加热温度为750-950℃，对钛合金试样进行预加热的目的是为了减小温度梯度，改善激光熔凝后残余应力分布，从而提高喷射效果；

步骤三，取出加热到指定温度的钛合金试样并将试样安装在激光冲击装置加载平台上，将激光束光斑中心与基体待冲击表面左上角重合，作为冲击强化处理起始位置，并使待冲击区域X轴和Y轴方向与加载平台的X轴和Y轴方向一致；

步骤四，打开激光器，对钛合金试样表面进行搭接扫描，扫描过程中采用氩气保护熔池；

步骤五，当激光束加热金属表面后，通过粉末加料器喷嘴装置立即在激光辐射区域喷射纳米级合金粉末，合金粉末注入熔池的方向与激光束方向的夹角为35°，将合金粉末注入钛合金基体表层后，熔化的基体材料和添加的合金粉末由于激光熔池的运动而得到混合，凝固后形成以基体成分为基础而又不同于基体成分的新的合金硬化层，由于所使用的是纳米级合金粉末粒子，这些硬质粒子将镶嵌在合金化的基体中，从而使钛合金表面的耐磨耐腐蚀性获得提高；

步骤六，对钛合金表面打磨抛光后，采用铝箔作为吸收层进行激光冲击强化，金属表面吸收激光能量蒸发，产生高压冲击波，使其表面产生严重塑性变形，细化表层晶粒，并在冲击区域诱导出高额残余压应力，进一步提高钛合金构件的抗腐蚀能力；

步骤七，对钛合金进行金相检测，并对表层作耐磨耐腐蚀测试。

2.如权利要求1所述的一种获得耐磨耐蚀钛合金工件的激光组合加工工艺，其特征在于，纳米级合金粉末的粒径为150～300nm，喷射合金粉末的初速度为15-30mm/s，喷嘴与熔池的距离为8-10mm，粉末进料速率为70-160mg/s。

3.如权利要求1所述的一种获得耐磨耐蚀钛合金工件的激光组合加工工艺，其特征在于，激光器为二氧化碳激光器，工作参数为：激光功率密度为255-455W/mm²，扫描速度为0.2-1.0m/min，光斑直径为3mm；设定行间和列间光斑搭接率为20％。

4.如权利要求1所述的一种获得耐磨耐蚀钛合金工件的激光组合加工工艺，其特征在于，激光冲击强化的工作参数为：扫描功率为1.5-2.2kW，光斑直径为3mm，扫描速度为150-250mm/min，搭接率为50％。