[发明专利]一种电磁辅助直接激光沉积镍基高温合金-钛合金功能梯度材料的方法

权利要求书

1.一种电磁辅助直接激光沉积镍基高温合金-钛合金功能梯度材料的方法，其特征在于，该方法基于下述系统实现：将电磁搅拌装置(11)固定在激光头(10)上，将温控装置(3)固定在数控机床工作台(2)上，基板(4)固定在温控装置(3)上；所述温控装置(3)包含两个模块，上部嵌入发热板，可对基板(4)进行预热，底部为恒温水冷模块，外接冷却水循环机(5)，冷却水可从装置中抽出；成形过程中，激光器(8)发生激光由光纤输送至激光头(10)处聚焦，高纯氩气(7)制造保护环境，同时作为送粉动力流通至送粉器(6)，粉末传输至激光头(10)与激光耦合成形，通过调节送粉器(6)的送粉速率来控制沉积层的成分比例；在成形过程中，根据沉积层的成分比例，采用不同的激光工艺参数，调节电磁搅拌的磁场强度，在底部施加不同的温度场；所述方法包括以下步骤：

第一步，将电磁搅拌装置(11)通过夹具安装到激光头(10)上，电磁线圈底端伸出激光头底端2-4mm，保证成形过程中磁场可覆盖熔池；

第二步，成形过程中通过调节送粉器(6)的送粉速率，以质量分数10％为步长不断改变两种粉末的送出比例；

2.1)沉积质量分数0％-30％钛合金时，温控装置(3) 开启恒温水冷模式，对基板(4)进行冷却，预设温度设为20-30℃；电磁搅拌装置磁场强度初始值设定为40-60mT，线能量密度控制在0.5-1.5W/(mm/min)范围内；钛合金掺杂比例每增加10％，旋转磁场强度升高5-10mT；水冷温度T₁、磁场强度B、线能量密度E三者在数值上存在以下关系：0.01T₁+0.01B+E＝K₁，其中K₁为常数，其数值范围为1.3-2.5，对于成分比例不同的沉积层，K₁值不同；

2.2)沉积质量分数40％-50％钛合金时，温控装置(3)切换至预热模式，冷却水循环机(5)将冷却水抽出，在底部施加热场对工件进行预热，预热温度设置为50-400℃，磁场强度设置为40-50mT ，线能量密度为0.7-1.6W/(mm/min)；

2.3)沉积质量分数60％-100％钛合金时，温控装置(3)预热温度设置为300-500℃，磁场强度初始值设置为45-55mT ，线能量密度控制在0.5-1.5W/(mm/min)范围内；钛合金掺杂比例每增加10％，旋转磁场强度降低5-10mT；预热温度T₂、磁场强度B、线能量密度E三者在数值上存在以下关系：0.001T₂+0.01B+E＝K₂，其中K₂为常数，其数值范围为1.3-2.5，对于成分比例不同的沉积层，K₂值不同；

第三步，成形结束后，依次关闭激光器(8)、电磁搅拌装置(11)、送粉器(6)，高纯氩气(7)待工件表面冷却至400℃以下后关闭，防止工件表面产生过多的氧化层。

2.根据权利要求1所述的一种电磁辅助直接激光沉积镍基高温合金-钛合金功能梯度材料的方法，其特征在于，所述温控装置(3)材质为铝合金。