1.本發(fā)明涉及激光金屬材料加工領(lǐng)域,尤其涉及一種鈦合金激光增材修復(fù)與表面滲氮復(fù)合處理工藝。
背景技術(shù):
2.鈦及鈦合金具有密度低、比強(qiáng)度高、抗蝕性能和耐高溫性能優(yōu)越等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于航空航天、核工業(yè)及生物醫(yī)療等領(lǐng)域關(guān)鍵部件的制造。然而,鈦合金部件表面硬度較低、耐磨性能較差,對(duì)粘著磨損和微動(dòng)磨損非常敏感。鈦合金部件在服役過程中易產(chǎn)生磨損、裂紋、疲勞等,導(dǎo)致零件失效,造成經(jīng)濟(jì)損失。激光增材修復(fù)技術(shù)以高能束激光為熱源,具有熱量輸入低、稀釋小、熱影響區(qū)小及變形小等特點(diǎn),可實(shí)現(xiàn)鈦合金部件的快速再制造。
3.通常,在相同的服役環(huán)境下,鈦合金修復(fù)件在后期服役過程中極可能再次出現(xiàn)磨損等失效情況。因此,有必要對(duì)鈦合金零件修復(fù)區(qū)進(jìn)行表面改性處理。鈦的氮化物具有高熔點(diǎn)、高硬度、以及耐磨性和高溫穩(wěn)定性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)。在鈦合金部件表面制備鈦的氮化物改性層是提高其表面硬度,改善其耐磨性,延長其使用壽命,擴(kuò)大其使用范圍的有效方法。目前,主要采用離子滲氮、激光氣體氮化及氣體滲氮方法在鈦合金鋼表面制備氮化物改性層。離子滲氮難以對(duì)形狀復(fù)雜的零件進(jìn)行處理,且成本較高;激光滲氮容易產(chǎn)生缺陷,如氣孔和裂紋等。氣體滲氮簡單易行,成本低廉,可以在鈦合金鋼表面形成氮化物硬質(zhì)相,顯著提高耐磨性能和腐蝕性能,因此,受到了越來越廣泛的應(yīng)用。
4.本發(fā)明提供一種鈦合金激光修復(fù)與表面滲氮的復(fù)合處理工藝,該方法能在保證鈦合金修復(fù)質(zhì)量的情況下,同時(shí)提高修復(fù)區(qū)的表面性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
5.本發(fā)明的目的是提供一種鈦合金激光增材修復(fù)與表面滲氮復(fù)合處理工藝。
6.步驟一:對(duì)鈦合金零件表面進(jìn)行前處理,包括待修復(fù)區(qū)機(jī)械加工、清潔、噴砂及烘干;步驟二:采用熱成像儀對(duì)激光增材制造過程中熔池進(jìn)行監(jiān)測,獲得熔池形貌及溫度變化信息,計(jì)算出熔池長軸平均值a與短軸平均值b,并計(jì)算出熔池邊界的平均冷卻速率ξ。
7.步驟三:根據(jù)1.5≤a/b≤2.2,且7.0
×
103℃/s≤ξ≤8.3
×
104℃/s原則對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,獲得優(yōu)化的增材修復(fù)工藝窗口:激光功率為1300
?
1500w,掃描速度為13mm/s,光斑直徑為3.5~4mm,送粉量為25
?
30g/min,搭接量50%,高度方向增量z為0.3毫米/層。
8.步驟四:采用優(yōu)化工藝參數(shù)對(duì)鈦合金進(jìn)行修復(fù),并對(duì)修復(fù)后鈦合金表面進(jìn)行機(jī)械加工、拋光、噴砂及清洗,
聲明:
“鈦合金激光增材修復(fù)與表面滲氮復(fù)合處理工藝的制作方法” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究,如用于商業(yè)用途,請(qǐng)聯(lián)系該技術(shù)所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)