【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于合金梯度材料制备领域，涉及一种钛合金梯度材料电弧增材制造系统及方法。
技术介绍
1、钛合金具有比强度高，耐蚀性好等特点，被广泛应用于航空航天、生物医学、船舶和化工等领域。钛合金的制备通常采用熔炼法，该方法得到的材料成分均匀，但组织粗大。梯度材料是一种具有多层结构的材料，其组成物质在化学成分或者物理性质上逐渐变化。钛合金梯度材料结合了钛合金的优异性能和梯度材料的设计理念，可以实现局部性能的优化，提高材料的整体性能。通过控制合金成分或者处理工艺，可以在钛合金中实现梯度结构，使材料在不同位置具有不同的力学性能、耐腐蚀性等特点，从而满足工程上复杂的需求。
2、目前制备钛合金梯度材料的方法有激光融化沉积、电弧增材制造和烧结等，其核心原理均为梯度性加入某种元素或者强化颗粒。这些方法对元素和强化颗粒添加的均匀性提出了很高的要求，需要非常精确的辅助设备，对提供热源的设备性能要求高，且制造过程复杂，连续性较差，成品率低。
3、相比其它方法，电弧增材制造法制备梯度材料有着很大的优势。近几年相关的设备、方法层出不穷。然而，以tc4钛合金在电弧增材制造时存在的问题为例，因热积累形成柱状初生β相尺寸较大、次生α+β相尺寸不均匀和α马氏体数量较多，限制了电弧增材制造在制备钛合金梯度材料中的应用。因此，需要开发一种制备钛合金梯度材料的新方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种钛合金梯度材料电弧增材制造方法。
2、本专利技术的再一目的在于提供可应用上
3、根据本专利技术具体实施方式的一种钛合金梯度材料电弧增材制造方法，所述方法包括如下步骤：
4、(1)以钛合金板为基板，对所述基板进行预处理；
5、(2)预处理后的基板置于氩气环境中，环境压力为0.1-0.6mpa，进行电弧熔丝增材制造，得到弱强化层；
6、(3)改变环境压力，继续进行电弧熔丝增材制造，得到强强化层；
7、(4)进行热处理，完成钛合金梯度材料电弧增材的制造。
8、根据本专利技术具体实施方式的一种钛合金梯度材料电弧增材制造方法，步骤(2)中，采用如下的参数进行电弧熔丝增材制造：沉积电压40-50v、沉积电流300-400a，送丝速度0.5-1.5m/min，焊接速度0.1-2m/min。
9、根据本专利技术具体实施方式的一种钛合金梯度材料电弧增材制造方法，步骤(3)中，采用如下的参数进行电弧熔丝增材制造：沉积电压40-50v、沉积电流300-400a，送丝速度0.5-1.5m/min，焊接速度0.1-2m/min。
10、根据本专利技术具体实施方式的一种钛合金梯度材料电弧增材制造方法，步骤(3)中，将环境压力调整为0.3-0.6mpa，优选的，环境压力调整为0.3-0.4mpa、0.4-0.5mpa、0.5-0.6mpa。
11、根据本专利技术具体实施方式的一种钛合金梯度材料电弧增材制造方法，当步骤(2)和步骤(3)中的环境压力的差值大于等于0.2mpa时，在步骤(3)前增加过渡层制备步骤，包括如下步骤：充气速率为1-2l/min，分别降低沉积电流、送丝速度和焊接速度，进行电弧熔丝增材制造，得到过渡层。
12、弱强化层制备过程中，具体的压力范围以及与之适配的增材参数范围：
13、压力范围：0.2-0.4mpa，增材参数范围：沉积电压40-50v、沉积电流320-400a，送丝速度1-1.5m/min，焊接速度0.5-2m/min。
14、优选的，弱强化层制备过程中，环境压力选自0.2、0.3或0.4mpa；
15、弱强化层制备过程中，沉积电压为40-50v，或者，沉积电压选自40-45v、42-44v、44-46v、46-48v、48-50v，或者，沉积电压为40v、41v、42v、43v、44v、45v、46v、47v、48v、49v、50v。
16、弱强化层制备过程中，沉积电流为320-400a，优选的，沉积电流为320-340a、340-360a、360-380a或380-400a，更为优选的，沉积电流选自320a、330a、340a、350a、360a、370a、380a、390a、440a或320-400a范围内的任意数值。
17、弱强化层制备过程中，送丝速度1-1.5m/min；优选的，送丝速度为1m/min、1.1m/min、1.2m/min、、1.3m/min、1.4m/min或1.5m/min。
18、弱强化层制备过程中，焊接速度0.5-2m/min；优选的，焊接速度为0.5-1m/min、1-1.5m/min、1.5-2m/min；或者，焊接速度为0.5m/min、0.6m/min、0.7m/min、0.8m/min、0.9m/min、1.0m/min、1.1m/min、1.2m/min、1.3m/min、1.4m/min、1.5m/min、1.6m/min、1.7m/min、1.8m/min、1.9m/min或2m/min。
19、过渡层制备过程中，压力变化速率以及与之适配的增材参数范围如下：
20、过渡层制备过程中，以1-2l/min的充气速率进行充气，提高环境压力，同时配合如下增材参数范围：沉积电压40-50v、沉积电流300-350a，送丝速度0.5-1m/min，焊接速度0.5-1m/min。
21、过渡层制备过程中，充气速率为1-2l/min，优选的，充气速率为1-1.2l/min，1.2-1.4l/min，1.4-1.6l/min，1.6-1.8l/min，1.8-2l/min，或者，充气速率为1l/min、1.1l/min、1.2l/min、1.3l/min、1.4l/min、1.5l/min、1.6l/min、1.7l/min、1.8l/min、1.9l/min、2l/min。
22、过渡层制备过程中，沉积电压40-50v，优选的，沉积电压为40-42v、42-44v、44-46v、46-48v、48-50v，或者，沉积电压为40v、41v、42v、43v、44v、45v、46v、47v、48v、49v、50v。
23、过渡层制备过程中，沉积电流300-350a，优选的，沉积电流为300-320a、320-350a，更为优选的，沉积电流选自310a、320a、330a、340a、350a或300-350a范围内的任意数值。
24、过渡层制备过程中，送丝速度0.5-1m/min，优选的，送丝速度为0.5m/min、0.6m/min、0.7m/min、0.8m/min、0.9m/min或1m/min。
25、过渡层制备过程中，焊接速度0.5-1m/min，优选的，焊接速度为0.5m/min、0.6m/min、0.7m/min、0.8m/min、0.9m/min、1.0m/min。
26、强强化本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种钛合金梯度材料电弧增材制造方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的钛合金梯度材料电弧增材制造方法，其特征在于，步骤(2)中，采用如下的参数进行电弧熔丝增材制造：沉积电压40-50V、沉积电流300-400A，送丝速度0.5-1.5m/min，焊接速度0.1-2m/min。
3.根据权利要求1所述的钛合金梯度材料电弧增材制造方法，其特征在于，步骤(3)中，采用如下的参数进行电弧熔丝增材制造：沉积电压40-50V、沉积电流300-400A，送丝速度0.5-1.5m/min，焊接速度0.1-2m/min。
4.根据权利要求1所述的钛合金梯度材料电弧增材制造方法，其特征在于，步骤(3)中，将环境压力调整至0.3-0.6Mpa。
5.根据权利要求2或3所述的钛合金梯度材料电弧增材制造方法，其特征在于，当步骤(2)和步骤(3)中的环境压力的差值大于等于0.2MPa时，在步骤(3)前增加过渡层制备步骤，包括如下步骤：充气速率为1-2L/min，分别降低沉积电流、送丝速度和焊接速度，进行电弧熔丝增材制造，得到过渡层
6.根据权利要求2或3所述的钛合金梯度材料电弧增材制造方法，其特征在于，步骤(4)中，所述热处理包括如下步骤：
7.钛合金梯度材料电弧增材制造系统，其特征在于，所述制造系统包括压力提供部、电弧增材制造部，其中，
8.根据权利要求7所述的钛合金梯度材料电弧增材制造系统，其特征在于，所述压力提供部包括密封高压舱、真空泵和氩气源；所述密封高压舱分别与真空泵和氩气源连通，所述氩气源用于向所述密封高压舱通入氩气；所述真空泵用以抽出所述密封高压舱中的气体。
9.根据权利要求8所述的钛合金梯度材料电弧增材制造系统，其特征在于，所述制造系统还包括气氛检测部，所述气氛检测部用以检测所述密封高压舱中气压和气体含量。
10.根据权利要求9所述的钛合金梯度材料电弧增材制造系统，其特征在于，所述气氛检测部包括压力表、压力传感器和氧气含量传感器，所述压力表、压力传感器和氧气含量传感器分别与所述密封高压舱连通。
...【技术特征摘要】
1.一种钛合金梯度材料电弧增材制造方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的钛合金梯度材料电弧增材制造方法，其特征在于，步骤(2)中，采用如下的参数进行电弧熔丝增材制造：沉积电压40-50v、沉积电流300-400a，送丝速度0.5-1.5m/min，焊接速度0.1-2m/min。
3.根据权利要求1所述的钛合金梯度材料电弧增材制造方法，其特征在于，步骤(3)中，采用如下的参数进行电弧熔丝增材制造：沉积电压40-50v、沉积电流300-400a，送丝速度0.5-1.5m/min，焊接速度0.1-2m/min。
4.根据权利要求1所述的钛合金梯度材料电弧增材制造方法，其特征在于，步骤(3)中，将环境压力调整至0.3-0.6mpa。
5.根据权利要求2或3所述的钛合金梯度材料电弧增材制造方法，其特征在于，当步骤(2)和步骤(3)中的环境压力的差值大于等于0.2mpa时，在步骤(3)前增加过渡层制备步骤，包括如下步骤：充气速率为1-2l/min，分...
【专利技术属性】
技术研发人员：康举，王浩宇，朱加雷，焦向东，
申请(专利权)人：北京石油化工学院，
类型：发明
国别省市：
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