[发明专利]一种钛合金金属相控阵标准试块及其制备方法

说明书

本发明公开了一种钛合金金属相控阵标准试块的制备方法，包括以下步骤：步骤1、按照金属相控阵标准试块的要求，生成三维模型，并根据所述的三维模型生成n个横截面层；步骤2、选择合适的钛合金粉末、每层铺粉厚度、预热温度；设定激光束的光斑直径和激光功率；步骤3、随后采用逐层扫描方式在保护气氛下进行激光扫描打印成型，形成钛合金金属相控阵标准试块制品；步骤4、将钛合金金属相控阵标准试块制品放到真空保护的热处理炉里进行去应力退火热处理，得到最终产品钛合金金属相控阵标准试块。本发明提供的一种钛合金金属相控阵标准试块的制备方法，可以使3D打印后的工件达到Ra5.8～6.3mm的尺寸精度，符合实际超声相控阵检测要求，同时内部应力较小。

技术领域

本发明涉及相控阵标准试块制备领域，具体涉及一种钛合金金属相控阵标准试块及其制备方法。

背景技术

钛合金作为一种具有高的比强度和耐腐蚀性能的材料得到航空航天领域的广泛研究与应用，其中越来越多的形状复杂的钛合金零部件采用3D打印的方式生产。钛合金零部件往往要求具有较好的内部质量，因此对其检验要求十分严格。采用3D打印方式生产的钛合金零部件内部缺陷的检验，尤其针对一些价格昂贵的航空航天零部件的检验，必须采用无损检测的方式。

超声相控阵检测技术是一种典型的无损检测方式，主要利用物体中由组织结构或缺陷的差别存在而让超声波的物理性质物理量发生变化的现象来测量或检测缺陷。为了保证检测结果的准确性、再现性和重复性，需要用一个具有已知固定特性的试块对检测系统进行校准。相控阵校准试块是按照一定用途设计制作的具有简单几何形状人工反射体的试块。试块和仪器探头一样，是超声波相控阵探伤中的重要工具。

目前对3D打印生产的钛合金零部件进行相控阵超声检测时，采用常规不锈钢材料的相控阵标准试块，或者采用相同3D打印工艺生产的单个平底孔试块，两种试块均不能满足实际超声相控阵检测需求。因为对3D打印生产的钛合金零部件的检验用的相控阵标准试块，主要为普通加工方式生产的钛合金标块。由于生产方式的不同，往往会对检测结果造成较大的影响，由于原来无损检测钛合金对象均为锻造而成的工件，所以标准试块也都是锻造而成的标准工件。因此，研制合适的3D打印生产的钛合金相控阵标准试块具有重要意义。

目前采用的相控阵标准试块有A型和B型两种类型，其中A型相控阵标准试块尺寸较大，3D打印过程中，由于在热加工过程中不同部位由于温度的差异从而导致热应力较大，因此生产过程难度更大，在生产过程中常常遇到A型相控阵标准试块不容易从基板上取下来，或者从基板上取下来即出现裂缝的问题。因此，现有技术的技术问题亟待解决。

发明内容

本发明的目的旨在针对现有技术的不足，提供一种钛合金金属相控阵标准试块的制备方法。本发明提供的一种钛合金金属相控阵标准试块的制备方法，采用该工艺后，可以使3D打印后的工件达到Ra5.8～6.3mm的尺寸精度，符合实际超声相控阵检测要求，同时内部应力较小不开裂，可以实现钛合金金属A型相控阵标准试块的生产。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种钛合金金属相控阵标准试块的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、按照金属相控阵标准试块的要求，生成三维模型，并根据所述的三维模型生成n个横截面层，这里n≥2，n代表将三维模型进行分层数量；优选的，本发明中金属相控阵标准试块为金属相控阵标准试块A型；优选的，三维模型采用CAD三维模型。

步骤2、选择合适的钛合金粉末、每层铺粉厚度、预热温度；设定激光束的光斑直径和激光功率；

步骤3、随后采用逐层扫描方式在保护气氛下进行激光扫描打印成型，形成钛合金金属相控阵标准试块制品；

步骤4、将钛合金金属相控阵标准试块制品放到真空保护的热处理炉里进行去应力退火热处理，得到最终产品钛合金金属相控阵标准试块。