[发明专利]一种点阵位置可控的钛合金空间点阵轻量化结构成形方法

权利要求书

1.一种点阵位置可控的钛合金空间点阵轻量化结构成形方法，其特征在于：所述方法是通过以下步骤实现的：

步骤一：坯料形状尺寸加工：采用激光切割的方法，按照设计形状及尺寸加工上面板（10）、下面板（8）与芯板（9），芯板（9）为镂空结构，上面板（10）和下面板（8）的整体尺寸同芯板（9）的整体尺寸相同，在上面板（10）和芯板（9）相同位置预留气孔；

步骤二：坯料表面机械处理：用砂纸打磨步骤一中切割好的上面板（10）、下面板（8）和芯板（9）表面；

步骤三：坯料表面化学处理：将步骤二中打磨后的上面板（10）、下面板（8）和芯板（9）依次进行碱洗、酸洗，去除表面的油脂、杂质和氧化膜；

步骤四：涂覆阻焊剂：在芯板（9）的相应位置涂覆阻焊剂，其原则是点阵阵点位置上表面和下表面仅一面涂覆，且相邻阵点同侧表面涂覆状态相反，即若行用i表示，列用j表示，假设（i，j）位置上表面涂覆阻焊剂，该位置的下表面则不需涂覆阻焊剂，该位置附近的（i+1，j）、（i-1，j）、（i，j+1）和（i，j-1）位置的上表面无需涂覆阻焊剂，下表面涂覆阻焊剂，在进气口的位置附近和点阵阵点连接筋条位置的上表面和下表面均需涂覆阻焊剂；

步骤五：封边焊处理：将步骤四中上面板（10）、涂覆有阻焊剂的芯板（9）和下面板（8）自上往下按照相应的位置堆叠在一起，保证三者的位置保持匹配，将三层板进行封边焊处理，形成一封闭的空间，并将气管（5）焊接在上面板中的气孔处；

步骤六：扩散连接过程：将步骤五中封边后的三层板工件放入扩散连接模具中，在三层板工件外表面与扩散连接模具内表面涂覆阻焊剂，利用真空系统，将三层板之间抽真空，而后开启加热系统，使扩散连接模具与三层板同时升温至扩散焊温度后保温一段时间，然后通过液压系统施加垂向压力，并保压一段时间，完成扩散连接；

步骤七：预胀形处理：将步骤六中扩散连接后的三层板工件移至预胀形模具中，在三层板工件外表面和预胀形模具内表面涂覆阻焊剂，使用加热系统将预胀形模具和三层板升温至胀形温度并保温一段时间，然后通过液压系统对预胀形模具施加垂向压力，以保证板材气压胀形过程中模具与三层板的位置保持稳定，通过气管（5）通入氩气，施加气压，实现三层板边缘位置的预胀形；

所述步骤七中预胀形处理中通过加热系统将模具和三层板升温至胀形温度，温度范围为800~1200℃，保温0.5~2h，然后通过液压系统对模具施加垂向压力，压力范围为0.1~5MPa，以保证板材气压胀形过程中模具与三层板的位置保持稳定，通过气管通入氩气，施加气压，气压大小为0.1~3MPa，保压时间为0.5~3h；

步骤八：终胀形处理：将步骤七中预胀形后的三层板移至终胀形模具中，在三层板外表面和终胀形模具内表面涂覆阻焊剂，随后将三层板及终胀形模具升温至终胀形温度，保温一段时间后通过液压系统施加压力，最后通过气管（5）通入氩气进行终胀形；

步骤九：成形工件机械加工及表面处理：将步骤八中终胀形后的三层板工件随炉冷却至室温，将最终的成形件从终胀形模具中取出，采用电火花线切割的方法对工件形状进行最终加工，并用砂纸打磨工件表面。

2.根据权利要求1中所述的一种点阵位置可控的钛合金空间点阵轻量化结构成形方法，其特征在于：所述步骤二中用砂纸打磨步骤一中切割好的上面板、下面板和芯板表面时，依次选用240目、400目、800目、1200目和1500目的砂纸打磨上面板、下面板和芯板表面，上面板的下表面、下面板上表面和芯板的每个面均需要经过五次打磨处理。

3.根据权利要求2中所述的一种点阵位置可控的钛合金空间点阵轻量化结构成形方法，其特征在于：所述步骤三中碱洗所用的碱洗溶液为NaOH、Na₂CO₃和H₂O的混合溶液，NaOH、Na₂CO₃和H₂O的配比关系为NaOH：Na₂CO₃：H₂O=4:3:13，所用的酸洗溶液为HF、HNO₃和H₂O的混合溶液，HF、HNO₃和H₂O的配比关系为HF：HNO₃：H₂O=1:6:13。