一种提高钛合金表面激光渗锆改性层冶金质量的方法与流程

文档序号:20163978发布日期:2020-03-24 21:18阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种提高钛合金表面激光渗锆改性层冶金质量的方法,其特征在于包括以下步骤:

步骤一:将激光器设置为脉冲激光输出模式,对激光表面渗锆工艺窗口进行初步优化,获得初步优化的工艺窗口:激光波形为方波,光斑直径0.5~2.5mm,离焦量-2.5mm,激光峰值功率为700~1000w,重复频率为10~40hz,占空比为0.6~0.9,扫描速度为6~13mm/s,送粉量为2~7g/min;

步骤二:任意选取一组初步优化的工艺参数,利用有限元传热模型对该参数下熔池三维温度场进行计算,提取激光加载1.5秒后熔池中心瞬时温度变化曲线;提取并计算熔池瞬时温度变化曲线波峰温度的平均值tmax,计算瞬时温度变化曲线中单个脉冲周期内温度变化曲线与钛合金液相线的截距t,再对单个脉冲周期内温度变化曲线右侧温度下降部分进行求导,再计算出导数的平均值ξ,即获得熔池平均冷却速率ξ,其中tmax、t及ξ的单位分别为℃、s及℃/s;

步骤三:根据1.5tm≤tmax≤1.6tm,45ms≤t≤90ms,1.0×103℃/s≤ξ≤5.0×104℃/s原则对激光光斑直径、激光峰值功率、重复频率、占空比、离焦量、扫描速度及送粉量工艺参数进行优化,其中tm为钛合金的熔点;

步骤四:按上述各个参数的由小至大顺序重复步骤二至步骤三,直到完成所有工艺参数匹配,获得的优化工艺窗口:激光波形为方波,激光光斑直径1.0~1.5mm,激光峰值功率为700~850w,重复频率为10~25hz,占空比为0.75~0.9,离焦量-2.5mm,扫描速度为7~12mm/s,送粉量为3~6g/min;

步骤五:按上述工艺参数进行钛合金表面激光渗锆,获得致密、高冶金质量的表面渗锆改性层。

2.根据权利要求1所述的一种提高钛合金表面激光渗锆改性层冶金质量的方法,其特征在于:所述钛合金包括α钛合金、α+β钛合金及β钛合金。

3.根据权利要求1所述的一种提高钛合金表面激光渗锆改性层冶金质量的方法,其特征在于:在步骤四中,所述的工艺窗口的扫描路径为单向路径或双向路径。

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