[发明专利]一种梯度过渡钛合金多束电子束原位反应增材方法

权利要求书

1.一种梯度过渡钛合金多束电子束原位反应增材方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤1，将气雾化球形Ti6-Al4-V钛合金粉末与一定量的Ti粉末、B₄C粉末充分混合，作为选区熔化增材的原料；

步骤2，建立所要加工零件的立体模型，对其进行分层切片处理，分层厚度为0.2mm，将同一截面分为从左至右三个区域，用于不同热输入的增材，并规划增材的扫描路径；

步骤3，将步骤1中的混合粉末装入送粉装置，将成形室抽到1.0×10^-2-5.0×10^-2Pa，用电子束对基板、环境进行预热，预热参数为：电子束扫描速度10m/s，束流20mA，预热时间6min；

步骤4，设定多束电子束的分布形态及功率分配：通过偏转线圈中的高频电流产生四束电子束，分别编号为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，其中电子束Ⅰ用于扫描加热，电子束Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ用于同步预热；调节电子束发生器的功率及分配情况使得电子束Ⅰ在扫描步骤2中不同区域时所分配的功率不同且电子束Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的功率基本不变；

步骤5，通过送粉机构和铺粉机构在基板上铺一层厚度为0.2mm的粉末，再按照设定好的扫描路径进行扫描；电子束扫描间距为0.2mm，扫描速度为0.072-0.085m/s，一层扫描结束后，基板向下移动0.2mm的距离；

步骤6，重复步骤5的操作，直到整个零件成形。

2.根据权利要求1所述的梯度过渡钛合金多束电子束原位反应增材方法，其特征在于，步骤1中，气雾化球形Ti6-Al4-V钛合金粉末粒度为50-70μm，Ti粉末粒度为50μm，B₄C粉末粒度为60-120μm。

3.根据权利要求1所述的梯度过渡钛合金多束电子束原位反应增材方法，其特征在于，步骤1中，气雾化球形Ti6-Al4-V钛合金粉末、Ti粉末和B₄C粉末按照质量比例357.6：7.68：2.24即摩尔比为8：1.6：0.4进行混合，采用球磨机进行机械混粉；其中，Ti6-Al4-V钛合金粉末的化学成分质量百分组成为：Al 5.84％，V 4.15％，Fe 0.18％，O0.16％，C 0.02％，N0.02％，H 0.002％，Ti余量。

4.根据权利要求1所述的梯度过渡钛合金多束电子束原位反应增材方法，其特征在于，步骤2中，三个区域的划分原则为：对成形区三等分，保证激光在任意一个单程直线扫描过程中在三个区域的扫描路程均相等即可。

5.根据权利要求1所述的梯度过渡钛合金多束电子束原位反应增材方法，其特征在于，步骤2中，电子束的增材扫描路径采用Z字型扫描。

6.根据权利要求1所述的梯度过渡钛合金多束电子束原位反应增材方法，其特征在于，步骤3中，通过控制聚焦线圈中的电流调节光斑直径为Φ3mm，扫描路径按S型扫描，覆盖整个基板。

7.根据权利要求1所述的梯度过渡钛合金多束电子束原位反应增材方法，其特征在于，步骤4中，四束电子束的分布形态为：在扫描平面上均聚焦为直径Φ0.3-Φ0.4mm的光斑，电子束Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ光斑中心点处于边长为1mm的等边三角形的顶点上且电子束Ⅰ、Ⅱ光斑中心点及等边三角形重心均与扫描方向共线，电子束Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ位于扫描方向前端；电子束Ⅰ光斑中心点与等边三角形重心距离恒为3mm。

8.根据权利要求1所述的梯度过渡钛合金多束电子束原位反应增材方法，其特征在于，步骤4中，电子束Ⅰ在扫描区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ时，电子束发生器的功率范围分别为560-620w、750-820w、680-720w。

9.根据权利要求1所述的梯度过渡钛合金多束电子束原位反应增材方法，其特征在于，步骤4中，电子束的功率分配通过调节偏转电流的占空比D实现，其中:

D1＝0.9-0.95，D2＝D3＝D4＝(1-D1)/3。

10.根据权利要求1所述的梯度过渡钛合金多束电子束原位反应增材方法，其特征在于，步骤4中，偏转线圈中的电流频率为30-40kHz。