[发明专利]一种氮元素原位强化的梯度钛合金等离子弧增材制造方法

权利要求书

1.一种氮元素原位强化的钛合金等离子弧增材制造方法，其特征在于，所述方法包括：控制中心4与可控工台5、等离子焊机9、送丝机构1相连接；氮气瓶6、氩气瓶7与气体配比器8连接后输出至等离子焊机9离子气入口，氩气瓶7同时与等离子焊机9保护气入口连接；送丝机构1将焊丝通过送丝臂2由送丝嘴3送至待加工钛合金基板上方。

2.根据权利要求书1所述的氮元素原位强化的梯度钛合金等离子弧增材制造方法，其特征在于：所述送丝机构将所述焊丝送至等离子焊枪正下方，焊丝在等离子弧热源作用下呈熔融态；所述离子气中氮气发生电离，离子态的氮在氩气氛围下运动至熔池附近，其在熔池流动过程中进入熔池并附着于熔池的表面，在增材制造过程中随着等离子弧热源的定向移动，带动熔池内部熔融态钛合金的流动，离子态氮进入熔池内部与熔融态的钛在原位发生反应生成具有氮化钛增强相的试件，实现对材料制备过程中的强化。

3.根据权利要求书1所述的氮元素原位强化的梯度钛合金等离子弧增材制造方法，其特征在于：所述可控工台用于放置表面处理干净的待加工钛合金基板，并由所述控制中心Mach3系统，控制x、y、z轴伺服电机带动传动装置，实现可控工台空间位置的移动，移动速度为90-180mm/min。

4.根据权利要求书1所述的氮元素原位强化的梯度钛合金等离子弧增材制造方法，其特征在于：所述等离子焊机在增材制造过程中，通过控制中心调节其电流为20-50A。

5.根据权利要求书1所述的氮元素原位强化的梯度钛合金等离子弧增材制造方法，其特征在于：所述的送丝机构将焊丝送出，且送出角度与水平基板成30°角，丝高为0。

6.根据权利要求书5所述的氮元素原位强化的梯度钛合金等离子弧增材制造方法，其特征在于：所述控制中心发送控制指令调节所述送丝机构送丝速度为90-180cm/min。

7.根据权利要求书5所述的氮元素原位强化的梯度钛合金等离子弧增材制造方法，其特征在于：所述焊丝为钛合金焊丝。

8.根据权利要求书1所述的氮元素原位强化的梯度钛合金等离子弧增材制造方法，其特征在于：所述氮气瓶和氩气瓶，用于向过程中所述等离子焊机中输入氮气氩气混合离子气和氩气保护气，其中离子气中氮气电离后与熔融态钛合金反应生成具有氮化钛增强相的钛合金试件，氩气对反应过程进行保护。

9.根据权利要求书1所述的氮元素原位强化的梯度钛合金等离子弧增材制造方法，其特征在于：所述气体配比器，用于将输送来的氮气与氩气进行配比后输出离子气，从而实现不同的钛合金强化效果。

10.根据权利要求书8所述的氮元素原位强化的梯度钛合金等离子弧增材制造方法，其特征在于：通过所述控制中心调节所述保护气体流量调节为0-10L/min。

11.根据权利要求书8所述的氮元素原位强化的梯度钛合金等离子弧增材制造方法，其特征在于：所述离子气流量为0.2-1L/min。

12.根据权利要求书9所述的氮元素原位强化的梯度钛合金等离子弧增材制造方法，其特征在于：所述气体配比器所配离子气中氮气流量为0.1-1L/min，其余气体均为氩气或不含氩气。