[发明专利]一种基于激光焊接和激光增材的异种钛合金复合部件的制备方法

说明书

一种基于激光焊接和激光增材的异种钛合金复合部件的制备方法，涉及一种异种钛合金复合部件的制备方法。本发明是要解决现有的采用焊接工艺直接进行Ti₂AlNb钛合金与TA15钛合金的连接焊缝中非常容易形成宏观与微观裂纹，为结构的服役带来较大隐患的技术问题。本发明通过激光增材制造Ti₂AlNb/TA15梯度过渡段，使得两种材料逐渐过渡为相近或相同材质，然后采用激光焊接技术进行同种材料的连接，实现异种钛合金复杂结构的一体化制造，不仅能够解决异种材料零部件之间的连接和密封问题，还能提高零部件的整体刚度和强度，实现减重，克服了界面容易出现的宏观与微观裂纹问题。

技术领域

本发明涉及一种异种钛合金复合部件的制备方法。

背景技术

Ti₂AlNb钛合金材料以耐高温、高强度、高刚度的优点成为高温部分结构的首选材料。由于非高温部分采用了密度较低的TA15钛合金材料，所以存在着Ti₂AlNb钛合金与TA15钛合金异种材料之间的连接问题。传统制造方式中，异种的连接一般采用焊接、螺栓连接、铆接的连接方式，采用焊接工艺直接进行Ti₂AlNb钛合金与TA15钛合金的连接焊缝中非常容易形成宏观与微观裂纹，为结构的服役带来较大隐患；采用螺栓等机械连接方式需要在连接端制造法兰或端框，这样不仅增加了重量，而且又产生了密封问题。

目前，钛合金材料的激光增材制造技术发展日益成熟，激光熔化沉积增材制造技术越来越多地应用于航空零件的制造中。利用激光熔化沉积技术不仅可以灵活实现零件形状的设计与制造，还可灵活实现梯度材料零件的设计与制造，这也为异种材料的制造提供了新的技术选择。

发明内容

本发明是要解决现有的采用焊接工艺直接进行Ti₂AlNb钛合金与TA15钛合金的连接焊缝中非常容易形成宏观与微观裂纹，为结构的服役带来较大隐患的技术问题，而提供一种基于激光焊接和激光增材的异种钛合金复合部件的制备方法。

本发明的基于激光焊接和激光增材的异种钛合金复合部件的制备方法是按以下步骤进行的：

一、采用激光焊接制备TA15圆管和Ti₂AlNb圆管：将TA15平板和Ti₂AlNb平板的四个侧面去除氧化膜和杂质，根据预成型圆管部件的尺寸，分别对TA15平板和Ti₂AlNb平板进行真空热弯处理至变形为圆管形，弯成圆管后采用激光焊接的方法分别焊接两个圆管的纵缝使得圆管的侧壁完全封闭，分别得到TA15圆管和Ti₂AlNb圆管；对TA15圆管和Ti₂AlNb圆管待焊接的端面进行处理去除氧化层和杂质；

所述的TA15平板和Ti₂AlNb平板的尺寸完全相同；

二、采用激光增材制造制备TA15和Ti₂AlNb梯度过渡圆环：选择钛合金板作为基板，进行表面清理去除氧化层和杂质；将TA15粉末和Ti₂AlNb粉末分别放入激光增材制造设备的两个粉筒中，采用激光增材制造的方法在基板上得到过渡圆环；然后采用线切割的方法将基板与过渡圆环切割分离；

所述的过渡圆环的直径与步骤一制备的TA15圆管的直径相同；所述的过渡圆环的厚度与步骤一制备的TA15圆管的厚度相同；