[发明专利]一种硼元素原位强化的梯度钛合金MIG电弧增材制造方法

说明书

本发明公开一种硼元素原位强化的梯度钛合金MIG电弧增材制造方法。送丝机构经送丝轮将焊丝送入MIG焊枪，焊丝在经过导电嘴后与母材之间产生电弧，钛合金焊丝和周围钛合金材料在MIG电弧热量作用下呈熔融态；硼与熔融态的钛合金原位反应，在待加工钛合金材料上原位生成硼化钛增强相，分布于成形的钛合金材料中，此组织可有效增加钛合金材料的强度。调节送粉装置实现不同的粉末送入量，从而得到不同的梯度强化效果。本发明在钛合金增材制造的过程中，同时实现对钛合金材料的强化，无需二次强化，减少工艺流程，同时通过调节不同的硼粉送入量控制生成硼化钛增强相的比例，实现钛合金材料的可控梯度强化，扩大了钛合金材料的使用范围。

技术领域

本发明涉及钛合金增材制造领域，特别是涉及一种硼元素原位强化的梯度钛合金MIG电弧增材制造方法。

背景技术

钛与钛合金由于具有密度小、耐高温、耐腐蚀、强度高等一系列特点。随着时间的发展，被各行各业逐渐关注。它已经在各项领域得到了广泛的应用，包括航空航天、国防工业等领域。需求的产生刺激了钛及钛合金材料的发展，复杂的使用环境对钛合金材料的制备提出了更高的要求。而随着近几年新型制备方法的产生，增材制造方法因其“自下而上”、“材料累加”的特点被广泛关注。增材制造的特殊工艺可以应用到钛合金材料的制造中，它可以大幅缩短生产周期、降低制造成本。电弧增材制造作为其中被广泛使用的重要分支，有着易控制、效率高的优点。但是当前钛合金的电弧增材制造方法有着其自身的一些局限性，增材制造完成的一些零件无法满足工业上对其强度的要求，这就使得制备的材料应用于工业中需要额外进行二次加工强化，增加了工艺流程和生产成本；同时，二次强化往往只能对材料的表面进行强化，无法实现对材料内部的强化，极大限制了高强度钛合金材料在众多领域的发展。

发明内容

本发明的目的是提供一种硼元素原位强化的梯度钛合金MIG电弧增材制造方法，在钛合金增材制造的过程中，同时实现对钛合金材料的整体强化，并且通过控制气体配比实现可控的强化效果。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案。

一种硼元素原位强化的梯度钛合金MIG电弧增材制造方法，所述方法包括：

将表面处理干净的待加工的钛合金基板固定在可控工台上。

调节钛合金基板位置，使其正对于MIG焊枪之下。

打开氩气瓶，提供保护气体氩气。

通过控制中心打开送丝机构，并调节送丝速度，经送丝轮后将焊丝送入MIG焊枪中。

在控制中心启动MIG焊机，MIG焊枪产生电弧；所述硼在所述MIG电弧作用下与反应过程中送入的焊丝和周围处于熔融态的钛合金反应，在所述待加工的钛合金基板上原位生成硼化钛增强相，分布于成形的钛合金材料中。

可选的，在所述打开氩气瓶，提供保护气体氩气之后还包括：调节所述送粉装置的不同硼粉送入量，控制生成硼化钛增强相的比例，从而实现不同的钛合金强化效果。

可选的，所述焊丝为钛合金焊丝。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明硼元素原位强化的钛合金MIG电弧增材制造的过程中，送入硼粉，使硼在MIG电弧的作用下与熔融状态的钛合金原位反应，在待加工的钛合金基板生成硼化钛增强相，分布于成形的钛合金材料中，此组织可有效强化钛合金材料。使钛合金增材制造与对钛合金材料的强化过程同时进行，操作过程简单，同时在制造过程中通过调节不同的气体配比可以制得钛合金梯度材料，提高了钛合金材料的使用范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。