一种TC4/IN625功能梯度复合材料的激光增材制造方法技术

一种TC4/IN625功能梯度复合材料的激光增材制造方法，包括以下步骤：S1、准备原材料：TC4和IN625合金粉末及纯Cu粉末和Y粉末；S2、钛合金（TC4）基板预处理；S3、按照下述步骤制造激光增材制造TC4/IN625功能梯度复合材料，其抑制了两种金属直接接触产生金属间化合物，降低了裂纹敏感性，使两种合金能够完美的组成功能梯度复合材料，为航空航天等领域提供了潜在的多功能材料，同时对减重和性能提高具有重大的意义。

A laser additive manufacturing method for TC4 / in625 FGM

【技术实现步骤摘要】
一种TC4/IN625功能梯度复合材料的激光增材制造方法
本专利技术涉及激光增材制造
，具体而言涉及一种TC4/IN625功能梯度复合材料的激光增材制造方法。
技术介绍
功能梯度复合材料是新一代高性能、多功能材料，一个部件的性能可以满足多种服役条件并可以“量身定制”。目前大多数的多功能部件都是由一种“单一材料”组成的，具有名义上的均匀性能，但在减重、耐磨性、疲劳及蠕变等方面，整个部件对性能要求差别很大，其中一些要求一般只能通过热处理等方式进行改善，但并不能满足使用性能要求，更难于满足多功能需求。而功能梯度复合材料是解决上述问题的比较理想方法。钛合金强度高，密度又小，机械性能好，而镍基高温合金耐高温、耐腐蚀、抗氧化性能优异，所以这两种材料被广泛应用于航空航天领域。目前该两种材料组成的功能梯度复合材料的潜在应用是用作航空热交换器和整体发动机涡轮的制备。但由于镍钛合金在高温冶金反应过程中会生成镍钛金属间化合物，导致成形件的裂纹敏感性提高，从而难于通过增材制造方法制备零部件。为了解决这一问题，本专利技术提出一种添加Cu或者Y或者Cu+Y作为中间层的过渡方式，从而抑制镍钛金属间化和物的生成，达到降低裂纹敏感性的目的。传统的功能梯度复合材料的制备是通过减材制造零部件，然后在通过焊接方法，制备多功能零部件。传统的制造方法会造成大量浪费，并且多功能往往是通过复杂的热处理工艺实现的。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术目的在于提供一种TC4/IN625功能梯度复合材料的激光增材制造方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。技术方案：一种TC4/IN625功能梯度复合材料的激光增材制造方法，包括以下步骤：S1、准备原材料：TC4和IN625合金粉末及纯Cu粉末和Y粉末；S2、钛合金(TC4)基板预处理；S3、按照下述步骤制造激光增材制造TC4/IN625功能梯度复合材料：3.1、在钛合金(TC4)基板上制备TC4样件；3.2、在TC4样件上制备过渡层，该过渡层有如下形式三选一：a、由纯Cu粉末构成；b、由Y粉末构成；c、由纯Cu粉末过渡层和纯Y粉末过渡层交替构成；3.3、在过渡层上制备IN625样件。3.3步骤功能梯度复合材料制备结束后，冷却至室温，得到TC4/IN625功能梯度复合材料。S1步骤中，在准备原材料之后对TC4和IN625合金粉末进行预处理：干燥，将S11中的各组分粉末进行干燥，去除粉末中的水分。所述干燥为在真空中加热温度100℃及保温时间1.5h。在S2步骤中钛合金(TC4)基板预处理：对钛合金基板进行表面打磨，用酒精擦拭干净，干燥。所述干燥为在真空中加热温度120℃及保温时间0.5h。所述的TC4粉末粒径为45-105μm，Cu粉末粒径为45-105μm，Y合金粉末粒径为45-105μm，IN625粉末粒径为45-105μm。所述的TC4样件增材制造工艺：激光功率为1200-1400W，激光扫描速度为600mm/min，搭接率为40-50％，送粉器送粉量为6-8g/min，保护气氩气送气量为15L/min。沉积层IN625制备过程所采用的增材制造工艺：激光功率为1100-1300W，激光扫描速度为600mm/min，搭接率为40-50％，送粉器送粉量为12-16g/min，保护气氩气送气量为15L/min。所述步骤3.2中的由纯Cu粉末构成过渡层以及由Y粉末构成过渡层的增材制造工艺：激光功率为1000-1200W，激光扫描速度为600mm/min，搭接率为40-50％，送粉器送粉量为12-16g/min，保护气氩气送气量为15L/min；所述步骤3.2中的由纯Cu粉末过渡层和纯Y粉末过渡层交替构成过渡层的增材制造工艺：激光功率为1100-1300W，激光扫描速度为600mm/min，搭接率为40-50％，送粉器送粉量为12-16g/min，保护气氩气送气量为15L/min。所述3.2步骤中的过渡层均至少为3层，每层层厚为0.4～0.8mm，直至满足该层厚为1～3mm为止，所述TC4和IN625层，至少为3层，每层层厚为0.1～0.8mm，直至满足该层厚为1～3mm为止。优点效果：一种TC4/IN625功能梯度复合材料的激光增材制造方法，包括以下步骤：S1、合金粉末的预处理；S2、钛合金基板预处理。对钛合金基板进行表面打磨，用酒精擦拭干净，干燥；S3、激光增材制造TC4/IN625功能梯度复合材料。进一步地，前述的步骤S1具体包括：S11、准备原料粉末，原料粉末由TC4和IN625合金粉末及纯Cu和Y组成，制造方法为真空雾化制备，粉末成分含量和粉末尺寸范围符合国标要求；S12、干燥，将S11中的各组分粉末进行干燥(真空中加热温度100℃及保温时间1.5h)，去除粉末中的水分。进一步地，前述的步骤S2具体包括：S21、对钛合金基板(TC4-成分范围和性能指标符合国标要求)进行表面打磨，用酒精擦拭干净，干燥(真空中加热温度120℃及保温时间0.5h)。进一步地，前述的步骤S3具体包括：S31、按照预先设计的加工路径进行功能梯度复合材料的制备，其制备过程在氩气保护下进行，利用同轴激光加工头及送粉器将原料粉末送到激光作用区，利用高能激光束将原料粉末与基材熔化-冶金反应-凝固，最终形成沉积层；S32、在钛合金(TC4)基板上制备TC4样件，S33、(第一种)在TC4样件上制备Cu过渡层，然后在Cu过渡层上制备IN625样件；S34、(第二种)在TC4样件上制备Y过渡层，然后在Y过渡层上制备IN625样件；S35、(第三种)在TC4样件上制备Cu过渡层，在Cu过渡层上制备Y过渡层，(Cu过渡层和Y过渡层位置可以互换)然后在Y过渡层(Cu过渡层)上制备IN625样件；S36、功能梯度复合材料制备结束后，冷却至室温，得到TC4/IN625功能梯度复合材料；进一步的：权利5所述的TC4粉末粒径为45-105μm，Cu粉末粒径为45-105μm，Y合金粉末粒径为45-105μm，IN625粉末粒径为45-105μm。进一步的：所述步骤S32中的增材制造工艺：激光光斑直径3mm，激光功率为1200-1400W，激光扫描速度为600mm/min，搭接率为40-50％，送粉器送粉量为6-8g/min，保护气氩气送气量为15L/min。进一步的：所述步骤S33或者S34中的增材制造工艺：激光光斑直径3mm，激光功率为1000-1200W，激光扫描速度为600mm/min，搭接率为40-50％，送粉器送粉量为12-16g/min，保护气氩气送气量为15L/min。进一步的：所述步骤S35中的增材制造工艺：激光光斑直径3mm，激光功率为1100-1300W，激光扫描速度为600mm/min，搭接率为40-50％，送粉器送粉量为1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种TC4/IN625功能梯度复合材料的激光增材制造方法，其特征在于：包括以下步骤：/nS1、准备原材料：TC4和IN625合金粉末及纯Cu粉末和Y粉末；/nS2、钛合金(TC4)基板预处理；/nS3、按照下述步骤制造激光增材制造TC4/IN625功能梯度复合材料：/n3.1、在钛合金(TC4)基板上制备TC4样件；/n3.2、在TC4样件上制备过渡层，该过渡层有如下形式三选一：a、由纯Cu粉末构成；b、由Y粉末构成；c、由纯Cu粉末过渡层和纯Y粉末过渡层交替构成；/n3.3、在过渡层上制备IN625样件。/n

【技术特征摘要】
1.一种TC4/IN625功能梯度复合材料的激光增材制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、准备原材料：TC4和IN625合金粉末及纯Cu粉末和Y粉末；
S2、钛合金(TC4)基板预处理；
S3、按照下述步骤制造激光增材制造TC4/IN625功能梯度复合材料：
3.1、在钛合金(TC4)基板上制备TC4样件；
3.2、在TC4样件上制备过渡层，该过渡层有如下形式三选一：a、由纯Cu粉末构成；b、由Y粉末构成；c、由纯Cu粉末过渡层和纯Y粉末过渡层交替构成；
3.3、在过渡层上制备IN625样件。


2.根据权利要求1所述的一种TC4/IN625功能梯度复合材料的激光增材制造方法，其特征在于：
3.3步骤功能梯度复合材料制备结束后，冷却至室温，得到TC4/IN625功能梯度复合材料。


3.根据权利要求1所述的一种TC4/IN625功能梯度复合材料的激光增材制造方法，其特征在于：S1步骤中，在准备原材料之后对TC4和IN625合金粉末进行预处理：
干燥，将S11中的各组分粉末进行干燥，去除粉末中的水分。


4.根据权利要求3所述的一种TC4/IN625功能梯度复合材料的激光增材制造方法，其特征在于：所述干燥为在真空中加热温度100℃及保温时间1.5h。


5.根据权利要求1所述的一种TC4/IN625功能梯度复合材料的激光增材制造方法，其特征在于：在S2步骤中钛合金(TC4)基板预处理：
对钛合金基板进行表面打磨，用酒精擦拭干净，干燥。


6.根据权利要求5所述的一种TC4/IN625功能梯度复合材料的激光增材制造方法，其特征在于：所述干燥为在真空中加热温度120℃及保温时间0.5h。


7.根据权利要求1所述的一种TC4/I...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐国建，井志成，王文博，柳晋，刘占起，马瑞鑫，郑文涛，苏允海，曲迎东，于宝义，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21