[发明专利]一种激光冲击辅助热氢处理Ti6Al4V合金的方法

权利要求书

1.一种激光冲击辅助热氢处理Ti6Al4V合金的方法，其特征在于，具体步骤如下：

1）将Ti6Al4V合金打磨、经超声振荡清洗后置于抽真空后的管式氢处理炉中，加热炉管，升温，向炉内通入高纯氢气，通过控制氢气的平衡分压来控制合金中的氢含量，保温，然后冷却至室温；

2）再调节激光冲击参数对置氢后的合金材料进行第一次激光冲击，利用激光冲击来促进氢元素在Ti6Al4V合金内部的扩散，减少钛合金在置氢处理过程中产生的氢裂或氢致鼓泡缺陷；

3）冲击完后，对第一次激光冲击后的合金材料进行固溶、时效处理；所述的固溶、时效处理，先将炉内温度升至400 ℃～500 ℃，保温10 min，然后再将炉内升温至800℃～900℃，保温7～8 h，停止保温并自然冷却到室温；

4）将固溶、时效处理后的钛合金置于真空管式石英炉中，将炉内抽至真空，然后再将炉温升温、保温，停止保温并将炉空冷至室温；

5）最后，将除氢后的钛合金试样再次置于激光冲击强化系统中，调节激光冲击参数然后对其进行第二次激光冲击，提高脉冲能量，利用激光冲击来强化经过置氢、固溶时效、除氢处理后的Ti6Al4V合金，进一步提高合金的致密性以及诱导晶粒细化，提高Ti6Al4V合金的力学性能，得到激光冲击-置氢结合处理的Ti6Al4V合金材料。

2.根据权利要求1所述的一种激光冲击辅助热氢处理Ti6Al4V合金的方法，其特征在于，步骤1）中，将炉内抽真空至10^-3 Pa后开始加热炉管，升温至700 ℃～800 ℃，再向炉内通入体积分数99.9%的高纯氢气，通过控制氢气的平衡分压来控制合金中的氢含量，氢气气压在10 kPa～30 kPa，保温1-2 h，置氢处理后的合金氢含量为0.1 wt%～0.9 wt%。

3.根据权利要求1所述的一种激光冲击辅助热氢处理Ti6Al4V合金的方法，其特征在于，步骤2）中，激光冲击参数为：激光冲击的脉冲能量2～4 J，光斑直径2-3 mm，激光波长1024 nm，频率5～10 Hz，脉宽15～20 ns，光斑横纵向搭接率30%。

4.根据权利要求1所述的一种激光冲击辅助热氢处理Ti6Al4V合金的方法，其特征在于：步骤4）中，利用机械泵+分子泵将炉内真空度抽至 10^-4 Pa，然后在30 min内将炉温升至700 ℃～800 ℃，保温5 h，停止保温并将炉空冷至室温，在整个升温保温降温的过程中分子泵不断运转，将氢气连续抽出以维持真空度。

5.根据权利要求1所述的一种激光冲击辅助热氢处理Ti6Al4V合金的方法，其特征在于：步骤5）中，第二次激光冲击的参数为：脉冲能量6～8J，光斑直径3 mm，激光波长1024nm，频率10 Hz，脉宽20 ns，光斑横纵向搭接率50%。