一种TB6钛合金的3D打印激光修复方法技术

一种TB6钛合金的3D打印激光修复方法，本发明专利技术采用的3D打印激光修复钛合金粉末质量百分比的组分为：Al：2.6~3.4%，V：9.0~11.0%，Fe：1.6~2.2%，C：0.05%，余量Ti。本发明专利技术方法采用所述钛合金粉末，通过调整激光工艺参数对钛合金表面进行激光强化加工，获得无气孔缺陷、性能良好的激光再制造修复层。这样既可以有效地提高钛合金的使用寿命，也可以对表面局部损坏区域进行3D打印激光修复，甚至能达到与新件媲美的效果，节能环保。而且，本发明专利技术的工艺简单，操作方便，可靠性高。

A 3D printing laser repair method for TB6 titanium alloy

【技术实现步骤摘要】
一种TB6钛合金的3D打印激光修复方法
本专利技术涉及一种TB6钛合金的3D打印激光修复方法，属合金表面处理

技术介绍
TB6钛合金名义成份为Ti-10V-2Fe-3Al，是一种典型的β型钛合金，它含有3％α稳定元素Al，10％同晶型β稳定元素V和2％共析型β稳定元素Fe,具有比强度高、断裂韧度好、锻造温度低和抗应力腐蚀能力强等一系列优点，能够满足损伤容限设计的需要和高结构效益、高可靠性及低制造成本的要求。传统焊接技术已广泛用于损伤工具的修复，但是对于某些形状复杂且损伤区域形状不规则的零部件传统焊接无能为力。此外，对于大尺寸的损伤，采用传统焊接进行持续修复会造成热效应积累，热影响区过大，严重恶化修复部位及周围区域的微观组织及力学性能，修复尺寸精度也无法保证，而3D打印用激光光源的功率密度高、作用时间短、脉冲频率可调，成型过程中能形成更细小的组织，残余应力更小，修复成型精度很高，因此采用3D打印激光修复技术对设备部件进行快速损伤修复非常必要，可有效保证修复后的质量性能及科研生产节点。
技术实现思路
本专利技术的目的是，为了解决传统焊接无力修复某些设备零部件的形状复杂且损伤区域，提供一种TB6钛合金的3D打印激光修复方法。实现本专利技术的技术方案如下，一种用于3D打印激光修复的TB6钛合金粉末，由如下质量百分比的组分组成：铝Al：2.6～3.4％，钒V：9.0～11.0％，铁Fe：1.6～2.2％，碳C：0.05％，余量钛Ti。所述钛合金粉末的粒径范围为50～150μm。本专利技术一种TB6钛合金的3D打印激光修复方法，采用钛合金粉末，通过调整激光工艺参数对钛合金表面进行激光强化加工，获得无气孔缺陷、性能良好的激光再制造修复层，所述方法包括如下步骤：(1)制备钛合金粉末，所述钛合金粉末由如下质量百分比的组分组成：铝Al：2.6～3.4％，钒V：9.0～11.0％，铁Fe：1.6～2.2％，碳C：0.05％，余量钛Ti。(2)将待修复钛合金进行预处理：表面打磨、去污、干燥。(3)将所述钛合金粉末置于烘箱中，于100℃保温至烘干。(4)将待修复钛合金预热，并置于激光器下，使用载气送粉装置向待修复钛合金表面均匀送入所述钛合金粉末，激光器射出激光束辐照于表面并熔化钛合金粉末，根据预设轨迹，使得该钛合金粉末连续熔覆于待修复钛合金表面，形成熔覆层。所述激光器进行修复钛合金的工艺参数条件为：激光光斑直径为2mm，激光器功率为800～2000W，激光扫描速度为300～900mm/min，载气送粉装置的送粉速率为0.5～1.4r/min。本专利技术的有益效果是，本专利技术采用的钛合金粉末及其3D打印激光修复方法，可通过调整激光工艺参数获得无气孔缺陷、性能良好的激光再制造修复层。本专利技术的工艺简单，操作方便，可靠性高，既可以有效地提高钛合金的使用寿命，也可以对表面局部损坏区域进行3D打印激光修复，甚至能达到与新件媲美的效果，节能环保。附图说明图1为实施例1TB6钛合金3D打印激光修复外观、着色探伤和超声探伤图；图2为实施例1的TB6钛合金3D打印激光修复金相图；图3为实施例1的TB6钛合金3D打印激光修复显微维氏硬度；图4为实施例2TB6钛合金3D打印激光修复外观、着色探伤和超声探伤图；图5为实施例2的TB6钛合金3D打印激光修复金相图；图6为实施例2的TB6钛合金3D打印激光修复显微维氏硬度；图7为实施例3TB6钛合金3D打印激光修复外观、着色探伤和超声探伤图；图8为实施例3的TB6钛合金3D打印激光修复金相图；图9为实施例3的TB6钛合金3D打印激光修复显微维氏硬度；图10为本专利技术TB6钛合金3D打印激光修复方法流程图。具体实施方式本专利技术的具体实施方式如图10所示。以下实施例用于3D打印激光修复的TB6钛合金粉末，由如下质量百分比的组分组成：铝Al：2.6～3.4％，钒V：9.0～11.0％，铁Fe：1.6～2.2％，碳C：0.05％，余量钛Ti。实施例1本实施例TB6钛合金3D打印激光修复，按图10所示TB6钛合金3D打印激光修复方法流程进行修复。本实施例TB6钛合金3D打印激光修复，采用激光器的激光工艺参数为：激光器功率为800W，激光扫描速度为300mm/min，送粉速率为0.6r/min。如图1为本实施例TB6钛合金3D打印激光修复图，其中图1(a)为修复外观图；图1(b)为修复着色探伤图；图1(c)为修复超声探伤图。从外观可以看出，激光修复区域表面颜色为银白色，修复区与周围基体圆滑过渡，修复区无夹杂、裂纹、气孔和未熔合等缺陷，表面粗糙度和尺寸也满足加工要求。因此，试块修复区外观质量满足要求。经着色渗透探伤后，激光修复区域整体显示为均匀白色，无明显红色影相，表明修复区无明显熔覆缺陷。在焊缝与母材搭接处显示较弱的红色，表明此处可能存在焊接熔合不足。从超声探伤可以看出存在四处未焊透。图2为本实施例TB6钛合金3D打印激光修复金相图，其中图2(a)为修复金相图；图2(b)为图2(a)的放大图。从金相图2中可以看出，金相显示修复区内组织致密，不存在明显裂纹、夹杂等缺陷，但在表层附近发现未熔合形成的孔洞。可清晰观察到激光熔池的熔合线，熔池内组织沿熔合线垂直指向熔池中心，熔池内晶粒粗大，按组织特征分析应该为β相中分布有针状α相。修复层与母材界面不存在未熔合缺陷，结合良好。图3为本实施例TB6钛合金3D打印激光修复显微维氏硬度，其中，图3(a)为修复显微维氏硬度；图3(b)为图3(a)的对应硬度值。如图3所示，从修复层表面开始先下降，然后逐渐升高。硬度最低处应为热影响区。母材硬度保持在340HV左右，修复区硬度约为300HV。从表1中可以看出，抗拉强度达到母材的86.14％。从表2中可以看出，冲击韧性为7.36J。表1为实施例1所述的TB6钛合金3D打印激光修复拉伸性能，σb代表断裂前所能承受的最大应力，σ0.2代表产生0.2％变形时的屈服强度，δ表示拉伸断裂后的延伸率。表1：序号σb/MPaσ0.2/MPaδ/％196035019.12294534017.76395036018.02493531016.18母材1100-24.04表2为实施例1所述的TB6钛合金3D打印激光修复冲击性能。表2：序号吸收功/J备注17.57完断27.16完断本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于3D打印激光修复的TB6钛合金粉末，其特征在于，所述钛合金粉末，由如下质量百分比的组分组成：Al：2.6~3.4%，V：9.0~11.0%，Fe：1.6~2.2%，C：0.05%，余量为Ti。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于3D打印激光修复的TB6钛合金粉末，其特征在于，所述钛合金粉末，由如下质量百分比的组分组成：Al：2.6~3.4%，V：9.0~11.0%，Fe：1.6~2.2%，C：0.05%，余量为Ti。


2.根据权利要求1所述的一种用于3D打印激光修复的TB6钛合金粉末，其特征在于：所述钛合金粉末的粒径范围为50~150mm。


3.一种TB6钛合金的3D打印激光修复方法，其特征在于，所述方法采用钛合金粉末，通过调整激光工艺参数对钛合金表面进行激光强化加工，获得无气孔缺陷、性能良好的激光再制造修复层，所述方法包括如下步骤：
（1）制备钛合金粉末，所述钛合金粉末由如下质量百分比的组分组成：Al：2.6~3.4%，V：...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈新贵，郭慧，王明生，王德，王志超，
申请(专利权)人：江西瑞曼增材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36