[发明专利]一种提高合金构件微区表面质量的加工方法

说明书

本发明涉及激光增材制造的电解加工技术领域，具体为一种提高合金构件微区表面质量的加工方法，采用纳秒脉冲电解加工工艺，能进一步提高合金构件表面处理效果，又快又好的获得高质量表面工件。

技术领域

本发明涉及激光增材制造的电解加工技术领域，具体为一种提高合金构件微区表面质量的加工方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

激光立体成形技术作为一种先进的增材制造技术，可实现复杂金属构件的高性能、无模具、全致密、近净成形，在航空、航天、航海、核电等领域的应用极为广泛。目前，激光立体成形在大型构件的高效率成形以及小型构件的高精度成形方面已经取得了大量的成功实践，但是效率与精度成反比是激光立体成形技术的一条基本工艺规律。对于大型构件而言，可采用高功率激光、大的激光光斑直径以及大的粉末送进速率来提高激光立体成形技术的沉积速率。但是高沉积速率（沉积速率大于1 kg/h）激光立体成形表面存在明显的宏观波浪状起伏，使得表面质量极差。因此，成形构件在使用之前必须进行后续表面加工。例如，对于Inconel 718镍基高温合金等难加工材料而言，主要是采用电解加工技术。电解加工技术可以实现构件表面的电化学整平，从而达到提高表面质量的目的。

现有技术工艺对于成形构件后续表面加工仅仅止步于进一步采用电解加工技术，即利用直流电源进行阳极溶解，从而实现对工件表面的整平。但是，并没有对成形构件表面电解加工之后的表面微观结构进行深入研究，并没有发现电解加工后的构件表面仍然存在一系列的问题。

也就是说，现有的对于成形构件表面处理的技术无法实现表面微区整平，对表面处理的质量较差。

发明内容

以激光立体成形Inconel 718合金为例，本申请发明人基于传统的直流电解加工技术进行进一步深入研究发现，采用直流电解加工成形后的表面微区质量仍然较差，如图1所示。由图1可以看出，尽管随着电流密度的增大，成形表面变的愈加平整，但是，依然存在明显的微观不平整度。这是现有技术从来没有发现过的问题，因此，并没有相关技术人员认识到该问题的不利影响，也没有给出相应的解决方案。

本申请发明人研究发现，常规的直流电解加工之后的微观不平整度主要是因为激光立体成形Inconel 718合金的微观组织较为复杂（如γ基体相、Nb偏析区、γ/Laves共晶相以及γ/(Nb,Ti)C共晶相等），而电解加工过程中，这些组成相各自的溶解速率存在明显的差异（如Nb偏析区的溶解速率最大，γ基体相次之，Laves相和(Nb,Ti)C相的溶解速率最慢），最终使得微观表面质量较差。这极易引起严重的问题，即在Inconel 718合金构件服役过程中，这种微观表面缺陷，特别是因Nb偏析区溶解速率快、Laves相溶解速率慢而形成的沟槽处，是应力最为集中同时易于萌生微裂纹的地方，这对于航空发动机部件而言，其所承受的动载荷极易诱导裂纹萌生、扩展，最终发生断裂，从而影响Inconel 718合金零部件的使用效能和服役寿命。

因此，本申请发明人对于直流电解加工之后仍然存在构件表面微区不平整、表面处理质量差问题的发现具有深刻而显著的研究意义。

为了解决上述问题，本公开提供了一种提高合金构件微区表面质量的加工方法，即采用纳秒脉冲电源（实现纳秒脉冲电解加工），通过有效控制合金构件中不同组成相的阳极溶解速率，解决大型合金构件微区表面不平整的难题，从而获得表面质量更好的构件。

具体地，本公开的技术方案如下所述：

在本公开的第一方面，一种提高合金构件微区表面质量的加工方法，采用纳秒脉冲电解加工工艺。

在本公开的第二方面，采用上述加工方法得到的合金构件，所述合金构件表面粗糙度Ra为0.01-0.1 μm，无晶界腐蚀和相界腐蚀，无过切现象。