[发明专利]一种钛合金与镍基高温合金激光增材连接的制造方法

说明书

一种钛合金与镍基高温合金激光增材连接的制造方法，该方法步骤如下：（一）、将钛合金和高温合金的待连接工件通过机械加工方式制备45度坡口，对坡口清洗，然后再用无水丙酮进行清洗，使坡口表面无油污和其他杂质；（二）、通过激光增材制造方法在钛合金坡口表面上成形0.5～1mm厚的Nb,然后在Nb上成形0.5～1mm厚的Cu，将Nb/Cu作为连接过渡层；（三）、将钛合金和镍基高温合金待连接工件安装在激光增材连接工装夹具上，用镍基高温合金粉末进行激光增材连接；（四）、采用真空热处理炉进行整体去应力退火处理。在激光增材连接过程中，Nb/Cu过渡层可有效防止钛合金与镍基高温合金产生金属间化合物，避免了裂纹的产生，实现钛合金和镍基高温合金的有效连接。

技术领域

本发明属于激光增材制造技术领域，涉及一种钛合金与镍基高温合金的激光增材连接工艺，主要用于制备钛合金与镍基高温合金梯度材料，用钛合金替代镍基高温合金减小高温合金构件重量从而提高飞行器的推重比。

背景技术

随着科学技术进步和航空航天工业的飞速发展，现代结构材料正在向兼具高的“强度/重量比”和“高断裂韧性”的方向发展。航空航天器飞行距离的不断增加，使得不断提高发动机推重比成为了航空航天发动机设计和制造的重要目标。钛合金是航空航天领域广泛应用的轻质结构材料，且具有较高耐蚀性、强度高等特点，但是随着使用温度的上升，钛合金的性能会有所下降，常规钛合金的工作温度一般在400℃左右，当温度继续上升时对于工作部件的性能就会有所影响，限制了其在发动机高温部件中的使用。而镍基高温合金由于其中加入了大量的强化元素，如W、Mo、Nb、Cr等，使其在高温环境下具有优异的力学性能、抗氧化性能和抗蠕变性能，并且在1000℃左右时仍能正常工作。采用高温合金制造发动机热端部件能极大提高发动机的工作温度，增加发动机推力，是提升发动机推重比的重要手段。因此，如果采用将钛合金与镍基高温合金结合的方式，将这种双金属结构发动机基体用于应用中，在保证发动机推力的同时，还可以大幅度的减轻发动机的重量，这将非常有助于提高航天飞行器的研究和制造水平。

在钛合金与镍基高温合金直接连接会产生金属间化合物，限制两种合金连接性能的提高。

发明内容

发明目的：

本发明提供一种钛合金与镍基高温合金激光增材连接的制造方法，其目的是解决以往所存在的问题。

技术方案：

一种钛合金与镍基高温合金激光增材连接的制造方法，其特征在于：该方法步骤如下：

(一)、将钛合金和高温合金的待连接工件通过机械加工方式制备45度坡口，对坡口以及周围区域用旋转锉工具进行打磨处理，打磨后先用无水乙醇清洗，然后再用无水丙酮进行清洗，使坡口表面无油污和其他杂质；

(二)、通过激光增材制造方法在钛合金坡口表面上成形0.5～1mm厚的Nb,然后在Nb上成形0.5～1mm厚的Cu，将Nb/Cu作为连接过渡层；

(三)、将钛合金和镍基高温合金待连接工件安装在激光增材连接工装夹具上，用镍基高温合金粉末进行激光增材连接；

(四)、采用真空热处理炉进行整体去应力退火处理。

(二)步骤中，Nb层和Cu层均采用Nb和Cu粉末并用氩气雾化(金属粉末都是来源于采购，制造方式属于现有！)方式制备，Nb和Cu粉末粒度为100-200目。

(三)步骤中，将钛合金和镍基高温合金待连接工件安装在激光增材连接工装夹具上，用镍基高温合金粉末进行激光增材连接，镍基高温合金粉末采用氩气雾化方式制备，粉末粒度为100-200目。

(四)步骤中，采用真空热处理炉进行整体去应力退火处理，退火温度范围500-650℃，保温时间2-4h,随炉冷却。