[发明专利]一种实现钛合金表面晶粒形态调控的方法

摘要

本发明公开了一种实现钛合金表面晶粒形态调控的脉冲激光表面熔凝方法。首先，对激光表面熔凝工艺窗口进行初步优化，在优化工艺窗口下对激光熔凝过程中熔池表面的定点温度变化进行记录，获得熔池中心的定点热循环曲线和平均冷却速率ξ；当ξ≤2×103℃/s且ξ/V2≥5×108℃s/m2时为柱状晶，连续激光，激光功率为400～900W，扫描速度为6～10mm/s；当2×103≤ξ≤105℃/s且ξ/V2≤106℃s/m2时为等轴晶，脉冲激光波形为方波，激光功率为600～1000W，扫描速度为4～8mm/s；最后获得β晶形态受控的钛合金表面。本发明实现了钛合金表面β晶形态的调控，能有效提高成形件力学性能。

主权项

1.一种实现钛合金表面晶粒形态调控的脉冲激光表面熔凝方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：对激光表面熔凝工艺窗口进行初步优化，获得初步优化的工艺窗口，包括激光功率、扫描速度、光斑直径，参数为：激光功率P为400～100W，扫描速度V为4～14mm/s，光斑直径D为0.8～2.5mm；步骤二：在优化工艺窗口下，采用比色高温计对激光熔凝过程中熔池表面的定点温度变化进行记录，获得熔池中心的定点热循环曲线，对热循环曲线的固相线与液相线温度区间进行求导，获得该区间内的平均冷却速率ξ；步骤三：根据ξ与ξ/V2值对工艺参数进行优化，当ξ≤2×103℃/s且ξ/V2≥5×108℃s/m2时为柱状晶，当2×103≤ξ≤105℃/s且ξ/V2≤106℃s/m2时为等轴晶；步骤四：重复步骤二至步骤三，直到完成优化工艺窗口下所有工艺参数与β晶形态的匹配；获得柱状β晶粒的主要工艺参数区间为：连续激光，激光功率为400～900W，扫描速度为6～10mm/s，光斑直径为1～2mm；获得等轴β晶粒的主要工艺参数区间为：脉冲激光，波形为方波，激光功率为600～1000W，脉冲频率为1000HZ～25HZ，占空比为0.4～0.8，扫描速度为4～8mm/s，光斑直径为1～2mm；步骤五：根据零件所需要的β晶形态选择相应的工艺参数进行激光表面熔凝，获得β晶形态受控的钛合金表面。