[发明专利]一种超声辅助激光近净成形钛-镍合金梯度材料的方法

摘要

一种超声辅助激光近净成形钛‑镍合金梯度材料的方法，属于增材制造技术领域。利用超声辅助激光近净成形系统增材制造钛‑镍基合金梯度材料，步骤包括：将超声波发生器固定在机床工作台上，预热装置固定在超声波发生器上，再将基板固定在预热装置上。在成形过程中以体积分数10％为步长不断改变两种粉末的比例，逐步实现从钛合金到镍基合金的梯度过渡。通过辅助超声和预热，能够减少样件内部的气孔、缩孔等缺陷，使得脆性相均匀分布在基体上，与此同时还能够增强基体的硬度和磨损等性能，辅助预热能够降低成形过程中的温度梯度，大大降低裂纹出现的可能性，该方法制备的梯度材料不受形状和尺寸的限制，在降低成本的同时提高了生产效率。

主权项

1.一种超声辅助激光近净成形钛‑镍合金梯度材料的方法，其特征在于，将超声波发生器(5)固定在数控机床工作台(1)上，预热装置(2)固定在超声波发生器(5)上，再将基板(3)固定在预热装置(2)上；成形过程中，通过控制两个送粉筒不断改变两种粉末的配比，逐步实现从钛合金向镍基合金的梯度过渡；其特征在于，方法包括以下步骤：A.在超声频率20‑35kHz范围内，找出基板(3)的谐振点；预热温度调至50‑400℃；根据送粉筒(10)数显和送粉量的关系，控制在成形过程中以体积分数10％为步长不断改变两种粉末的比例；在上述基础上，成形体积分数0％‑30％镍基合金时，超声功率密度为0.5‑0.9W/cm2，线能量密度范围在0.9‑1.6W/(mm/min)，在提升量Z轴方向上高度每增加6mm超声功率密度增加0.05‑0.1W/cm2；成形体积分数40％‑60％镍基合金时，超声功率密度范围为0.9～1.3W/cm2，线能量密度范围在0.7‑1.4W/(mm/min)，在提升量Z轴方向上高度每增加6mm超声功率密度增加0.1‑0.15W/cm2；成形体积分数70％‑100％镍基合金时，超声功率密度范围为1.3～1.7W/cm2；线能量密度范围在0.5‑1.2W/(mm/min)，在提升量Z轴方向上高度每增加6mm超声功率密度增加0.15‑0.2W/cm2，通过数控系统对不同成分分别采用上述的工艺参数逐渐实现从钛合金到镍基合金的过渡；B.成形结束后，依次关闭激光器、送粉筒和保护气体，超声功率密度以0.1(W/cm2)/min的速率逐渐降低至零，通过温度控制装置，0‑5min内以5‑10℃/min的冷却速度缓慢冷却，10min以后冷却至室温。