[发明专利]激光气体氮化与冲击复合改性医用钛合金的方法及装置

摘要

本发明公开了一种激光气体氮化与冲击复合改性医用钛合金的方法与装置，涉及激光复合表面改性领域。采用激光气体氮化结合激光冲击强化处理的复合表面改性工艺，对医用钛合金材料进行表面改性。本发明方法的装置包括计算机监控单元、激光气体氮化单元、激光冲击处理单元、数控工作系统和测量反馈系统。计算机监控单元包括计算机、连续激光控制器、脉冲激光控制器和工作台控制器。本发明激光冲击处理产生的高幅冲击波压力在氮化层表面引入一定大小的残余应力和高度位错组织，从而在氮化层一定深度范围内改变其应力分布状态和枝晶组织形状，能有效提高氮化层的质量和使用寿命。

主权项

一种激光气体氮化与冲击复合改性医用钛合金的方法，其特征在于，具体步骤如下：A．将医用钛合金工件表面预处理：打磨并抛光到表面粗糙度低于Ra1.6，用丙酮清洗表面油渍和污垢后装夹定位；根据加工要求，根据预定加工轨迹编制NC程序，并设定各装置参数，包括：连续和脉冲激光参数，工作台运动参数；B．由工作台控制器控制工作台移动，移动工作台至激光气体氮化处理区，打开供气装置，使其充满氮气；设定气体激光氮化工艺参数，在钛合金工件表面制备硬质氮化层； C．由工作台控制器控制工作台移动，调整加工位置进入激光冲击处理区并定位；计算机控制自动喷漆装置在气体氮化处理后的工件表面喷涂20‑50μm厚的均匀黑漆层；D．通过计算机设定激光冲击工艺参数；通过多轴工作台带动工件有序运动，用激光冲击处理单元对硬质氮化层进行冲击强化处理；E．利用测量反馈系统对冲击强化处理后的氮化层表面进行残余应力和电化学腐蚀性能测试；控制残余压应力值在‑180MPa以下，在饱和甘汞电极作为参比时3.5%NaCl电解液中的自腐蚀电位大于‑130mV；如果没有达到要求，则继续从步骤B开始重复至步骤B，实施冲击处理直至合格。