[发明专利]基于电子束双丝熔丝原位增材制备钛铝金属间化合物的方法

权利要求书

1.基于电子束双丝熔丝原位增材制备钛铝金属间化合物的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

（1）前期准备：将铝丝和钛丝分别置于电子束熔丝增材系统的不同送丝机上，调整送丝枪角度和高度，将砂纸打磨、乙醇清洗后的钛合金基板固定在电子束熔丝增材制造系统的工作平台上，并将工作平台置于电子束熔丝增材系统的真空室；待真空度达到工作真空度时，采用小束流进行基板预热，直至钛合金基板出现红热；

（2）原位增材：设定铝丝和钛丝的送丝速度后同时送丝，送进同一熔池中，并依照设定好路径进行沉积，沉积单道后冷却一段时间并下降工作台一定距离继续进行沉积确保电子束焦点在增材构件表面，直至沉积完成；

（3）增材构件冷却：将原位增材的钛铝金属间化合物构件置于真空环境下冷却，直至冷却至室温；

送丝枪角度调整范围在30°-60°，避免角度过小或者过大，丝材无法送入同一熔池现象；送丝枪前段丝材与基板距离为0-1mm；

丝材的送丝速度依据需求进行设定，具体获得方式为：根据丝材的合金元素质量分数、密度等计算两种材料的送丝速度，如下：

其中，和分别为主要元素的质量分数和原子分数；（i=1,2……，n）为不同导线中某个元素的质量分数；为送丝速度，单位为mm/min；为丝材直径，单位为mm；为丝材的密度，单位为g/cm³；为元素的相对原子质量；送丝速度范围为300mm/min-3000mm/min；基于电子束熔丝增材过程中铝元素损耗严重，因此设计成分与实际成分有差异，成分中铝元素原子百分比应比实际成分高5%~10%；

基板预热采用基本参数为：加速电压60kV，聚焦电流1000-1200mA，扫描频率300-600Hz，扫描范围300%-600%，扫描方式圆形，扫描速度为10mm/s；预热方式采用阶梯预热，即逐步增加预热束流，从5mm升到25mm，直到基板红热即为预热完成；

增材构件冷却过程需在真空环境下进行采用分段冷却，即在高真空度下冷却2-3小时，在低真空度下保温10-15小时，高真空范围为低于7×10^-2Pa，低真空范围为0-10Pa。

2.根据权利要求1所述的基于电子束双丝熔丝原位增材制备钛铝金属间化合物的方法，其特征在于，铝丝和钛丝的成分可以依据需求进行选择，钛铝体系选择纯铝丝和纯钛丝，钛铝钒体系选择纯铝丝和Ti-6Al-4V丝材，钛铝锰体系选择铝锰合金丝材和纯钛丝；丝材直径范围为1.0-3mm，基板选用钛合金材料厚度应大于10mm，避免增材内应力造成的变形。

3.根据权利要求1所述的基于电子束双丝熔丝原位增材制备钛铝金属间化合物的方法，其特征在于，其工作真空度低于5×10^-2Pa，增材过程中需要冷却60-90s。

4.根据权利要求1所述的基于电子束双丝熔丝原位增材制备钛铝金属间化合物的方法，其特征在于，原位增材工艺参数为：加速电压60kV，聚焦电流1000-1200mA，扫描频率600-900Hz，扫描范围600%-900%，扫描方式圆形，沉积速度为1mm/s-5mm/s，单层高度为0.75mm-2mm，电子束束流为20mA-40mA。