The invention discloses a pulse laser surface remelting method for controlling the grain shape of titanium alloy surface. Firstly, the technological window of laser surface melting is optimized preliminarily, and the temperature change of the molten pool surface during laser melting is recorded under the optimum technological window, and the fixed-point thermal cycle curve and average cooling rate of the molten pool center are obtained.
【技术实现步骤摘要】
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
本专利技术涉及激光金属材料加工领域，尤其涉及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。
技术介绍
钛合金由于具有比强度高、生物相容性好及抗腐蚀等特点被广泛应用于航空航天、化工、能源及生物医疗等领域。然而，钛合金存在表面硬度低、耐磨性差，易与接触材料发生粘着磨损，在还原性酸中表现出耐腐蚀性较差等问题，这些问题限制了钛合金更为广泛的工业应用。表面处理(如渗氮、碳氮共渗、物理气相沉积、化学气相沉积及激光表面处理等)可作为有效的方法提升钛合金的表面性能，其中，激光束具有汇聚性强、能量密度大、热影响区小与灵活性强等特点，极适合用于钛合金表面的局部改性。激光表面熔凝技术是目前最常用的激光表面改性技术之一。大量学者采用激光表面熔凝技术对钛及钛合金进行了表面改性工作。Yerrarnareddy等人发现激光表面重熔能够提高钛合金表面的硬度与干滑动摩擦性能。Chikarakara等人采用激光表面重熔技术在钛合金表面获得了20到50μm的无缺陷表面改性层，发现随着激光能量输入与停留时间的增加，表面粗糙度减小。与未处理样品...
【技术保护点】
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...
【技术特征摘要】
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6～10...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋立军，肖辉，李言覃，李思萌，肖文甲，罗国云，成满平，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43
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