[发明专利]一种改善电弧增材制造钛合金构件拉伸性能各向异性的方法

说明书

本发明提供了一种改善电弧增材制造钛合金构件拉伸性能各向异性的方法，属于增材制造技术领域。所述方法包括以下步骤：采用CMT焊接电源，利用电弧增材成型技术制造钛合金构件，将所得钛合金构件依次进行固溶处理和时效处理；制造钛合金构件时，送丝速度为2.0～4.0m/min，焊接速度为0.3～0.5m/min，热输入量为800～1200J/cm；所述固溶处理的温度为800～870℃，保温时间为1h；所述时效处理的温度为600℃，保温时间为2h。本发明先通过较低的热输入量抑制柱状β晶粒的形成，再结合固溶和时效热处理，均匀化β晶粒内部的α相组织，最终实现钛合金拉伸性能各向异性的优化。

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，尤其涉及一种改善电弧增材制造钛合金构件拉伸性能各向异性的方法。

背景技术

增材制造技术是一种三维实体快速自由成形技术，主要特点是无模具、短流程、高柔性和环境友好，在制备复杂结构零件过程中大大减少了加工工序，缩短了加工周期。根据热源类型的不同，金属材料的增材制造技术主要有激光、电子束和电弧三种热源。激光和电子束热源受到沉积效率和工作舱空间的限制，应用受到影响；而“电弧”这种方式效率高、成本低且灵活性好，在制备航空航天领域常用的大型腹肋板中具有广泛的应用前景。

电弧增材制造技术的热源根据电弧产生的原理不同可以归结为三类：以熔化极气体保护焊(Gas MetalArcWelding,GMAW)为热源的同轴送丝增材制造技术、钨极气体保护焊(Gas TungstenArc Welding,GTAW)为热源的旁轴送丝增材制造技术和等离子弧焊(PlasmaArc Welding,PAW)为热源的旁轴送丝增材制造技术。三类电源通常匹配机器人或数控机床完成运动轨迹规划，在钛合金材料的沉积效率可达到1～10kg/h。但上述三种热源的热输入量大，均易形成贯穿多个沉积层的外延粗大原始β柱状晶粒，这种粗大的原始β柱状晶粒织构强度高，一旦形成，难以通过热处理等手段消除，会造成钛合金构件拉伸性能的各向异性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改善电弧增材制造钛合金构件拉伸性能各向异性的方法，能够显著改善钛合金拉伸性能的各向异性。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种改善电弧增材制造钛合金构件拉伸性能各向异性的方法，其特征在于，包括以下步骤：

采用CMT焊接电源，利用电弧增材成型技术制造钛合金构件，将所得钛合金构件依次进行固溶处理和时效处理；

制造钛合金构件时，送丝速度为2.0～4.0m/min，焊接速度为0.3～0.5m/min，热输入量为800～1200J/cm；

所述固溶处理的温度为800～870℃，保温时间为1h；

所述时效处理的温度为600℃，保温时间为2h。

优选的，所述固溶处理的冷却方式为随炉冷却。

优选的，所述时效处理的冷却方式为空冷。

优选的，所述钛合金构件为TC4钛合金构件。

优选的，利用电弧增材成型技术制造钛合金构件时，在氩气保护氛围下进行。

优选的，所述固溶处理自室温升温至固溶处理的温度，所述升温的速率为10～30℃/min。

优选的，所述时效处理自固溶处理温度保温完成后随炉冷却至时效处理的温度，所述随炉冷却的速率为2～6℃/min。