CN111321363A - 钛合金构件孔隙缺陷的电冲击修复处理实验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钛合金构件孔隙缺陷电冲击修复处理实验方法，包括步骤：1)实验样品的制备—制造得到圆柱体的钛合金样品；2)实验过程—将钛合金样品放置在电冲击处理设备两电极间，调整电冲击处理设备的电流和作用时间，对钛合金样品进行电冲击处理；3)实验结果分析—分析电冲击处理前后钛合金样品内部孔隙率的变化，得出实验结论。该方法能耗少且时间短的修复钛合金孔隙缺陷并取得验证，可改善钛合金的综合性能。
Description
技术领域
本发明属于钛合金结构修复领域，具体涉及一种钛合金构件孔隙缺陷的电冲击修复处理实验方法。
背景技术
金属增材制造是一种采用金属粉末为原料，通过计算机软件控制零件的尺寸和增材制造设备参数，以数字模型为基础，使用逐层打印的方式来构造实物的技术。可大幅缩短产品的研发周期，降低生产成本、提高效率。但由于增材制造钛合金采用材料累加成形工艺，钛合金材料不断经历急热和急冷的交替过程，导致激光束熔池及附近部位材料的凝固和冷却速度比周围区域快，导致残余应力、球化、孔隙等缺陷的出现，大大制约了构件的综合性能，不仅限制了增材制造成型构件的使用寿命，也制约了增材制造技术和产业的发展。针对该问题，目前修复钛合金孔隙的方法主要依赖于热处理，即对增材制造钛合金进行热处理或者热等静压，使内部结构发生变化从而修复缺陷。热处理虽然可以使增材制造钛合金的孔隙减少，但其耗能多，处理时间长。因此需要提出一种在耗能少、处理时间短的基础上，修复增材制造钛合金孔隙缺陷的方法，并验证修复效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种钛合金构件孔隙缺陷的电冲击修复处理实验方法，该方法在耗能少、处理时间短的基础上，能修复钛合金构件孔隙并取得验证，可改善钛合金的综合性能。
本发明所采取的技术方案是：
一种钛合金构件孔隙缺陷的电冲击修复处理实验方法，包括步骤：1)实验样品的制备—制造得到圆柱体的钛合金样品；2)实验过程—将钛合金样品放置在电冲击处理设备两电极间，调整电冲击处理设备的电流和作用时间，对钛合金样品进行电冲击处理；3)实验结果分析—分析电冲击处理前后钛合金样品内部孔隙率的变化，得出实验结论。
在步骤1)中，通过增材制造得到圆柱体的钛合金样品。
在步骤3)中，利用工业CT设备分析电冲击处理前后钛合金样品内部孔隙率的变化。
发明的有益效果是：
该方法在耗能少、处理时间短的基础上，能修复钛合金构件孔隙并取得验证，可改善钛合金的综合性能。
附图说明
图1是电冲击处理前后增材制造圆柱体钛合金样品CT缺陷的影像图，其中a为电冲击处理前，b为电冲击作用时间0.08s后；从左到右依次为YZ，XZ，XY三个面的CT切面图。
图2是电冲击处理前后增材制造圆柱体钛合金样品孔隙率百分比变化图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
一种钛合金构件孔隙缺陷的电冲击修复处理实验方法，包括步骤：
1)实验样品的制备；
采用Ti-55531粉末作为原材料，通过激光直接成型增材制造得到圆柱体的钛合金样品(直径Φ＝4mm、高度h＝10mm)。
2)实验过程；
将增材制造圆柱状钛合金样品放置在电冲击处理设备两电极间，调整电冲击处理设备的前端输入电流和作用时间(电流70A、作用时间0.08s)，对钛合金样品进行电冲击处理。
3)实验结果分析；
将电冲击处理前后的钛合金样品利用工业CT设备分析内部孔隙率的变化。由图1中(a)和(b)增材制造圆柱状样品的孔隙变化CT图可知，在经过0.08s电冲击处理后，圆柱状钛合金样品YZ，XZ切面上部的孔隙基本修复完成，初步表明电冲击处理后导致孔隙缺陷的修复；同时YZ，XZ切面下部也由未处理时的大片孔隙变化为只有个别区域的小孔隙缺陷；XY切面由原来中间较大的孔隙明显变化为几乎没有任何孔隙。同时从图2样品孔隙率的统计数据可以看出，增材制造圆柱体钛合金样品孔隙率由电冲击处理前的1.02％减少为电冲击处理后的0.33％，说明电冲击处理后增材制造圆柱状钛合金内部的孔隙具有明显修复。孔隙缺陷的修复主要因为电冲击作用的电流选择效应和热效应，即孔隙在电冲击处理过程中，电流通过试样瞬间，由于孔隙缺陷的存在，孔隙缺陷部位的电阻值高于其他区域，导致孔隙周围电流密度增大；由于电流密度的瞬时增大，同时在焦耳热作用下孔隙缺陷周围温度瞬间升高，而材料膨胀滞后于温升产生热压应力将孔隙缺陷向内压缩，促进孔隙缺陷的有效修复。
综上可知，电冲击处理增材制造钛合金构件时，可以实现钛合金孔隙缺陷的有效修复。因此，该方法在耗能少、处理时间短的基础上，修复了增材制造钛合金孔隙缺陷并取得验证。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (3)
1.一种钛合金构件孔隙缺陷电冲击修复处理实验方法，其特征在于：包括步骤，1)实验样品的制备—制造得到圆柱体的钛合金样品；2)实验过程—将钛合金样品放置在电冲击处理设备两电极间，调整电冲击处理设备的电流和作用时间，对钛合金样品进行电冲击处理；3)实验结果分析—分析电冲击处理前后钛合金样品内部孔隙率的变化，得出实验结论。
2.如权利要求1所述的钛合金构件孔隙缺陷电冲击修复处理实验方法，其特征在于：在步骤1)中，通过增材制造得到圆柱体的钛合金样品。
3.如权利要求1所述的钛合金构件孔隙缺陷电冲击修复处理实验方法，其特征在于：在步骤3)中，利用工业CT设备分析电冲击处理前后钛合金样品内部孔隙率的变化。
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Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009131700A2 (en) * | 2008-04-25 | 2009-10-29 | Envia Systems, Inc. | High energy lithium ion batteries with particular negative electrode compositions |
| CN102296250A (zh) * | 2011-08-29 | 2011-12-28 | 江苏兴海特钢有限公司 | 内燃机气阀用精炼奥氏体合金及其生产工艺 |
| CN102776412A (zh) * | 2012-07-13 | 2012-11-14 | 中国科学院金属研究所 | 一种中强高韧性电子束熔丝堆积快速成形构件用钛合金丝材 |
| KR20130011208A (ko) * | 2011-07-21 | 2013-01-30 | 한국기계연구원 | 전자펄스 처리에 의한 알루미늄-규소-마그네슘 합금의 입자 미세화 및 냉각속도향상을 통한 주조결함제어방법 |
| CN105154701A (zh) * | 2015-10-14 | 2015-12-16 | 华中科技大学 | 一种采用选择性激光熔化快速成形技术制备高温钛合金的方法 |
| CN105803257A (zh) * | 2016-04-14 | 2016-07-27 | 南京理工大学 | 一种提高TiAl-Nb合金液态流动性的方法 |
| CN106312060A (zh) * | 2015-06-29 | 2017-01-11 | 中国科学院金属研究所 | 一种高性能低模量医用钛合金三维金属零件的制备方法 |
| CN106696252A (zh) * | 2017-01-17 | 2017-05-24 | 陈勃生 | 一种高分子材料三维制品的制造方法 |
| WO2017091832A1 (en) * | 2015-11-29 | 2017-06-01 | The Regents Of The University Of California | Mesoporous nickel-iron-manganese-alloy based metal/metal oxide composite thick film catalysts |
| CN106947930A (zh) * | 2017-03-10 | 2017-07-14 | 安徽省伟业净化设备有限公司 | 一种钛合金板材变形损伤的修复处理方法 |
| CN107971491A (zh) * | 2017-11-28 | 2018-05-01 | 北京航空航天大学 | 一种消除电子束选区熔化增材制造镍基高温合金零部件微裂纹的方法 |
| CN109175373A (zh) * | 2018-11-15 | 2019-01-11 | 合肥康之恒机械科技有限公司 | 一种船舶用强度冲击韧性相协调的钛合金制备工艺 |
| CN109807558A (zh) * | 2019-01-28 | 2019-05-28 | 东北大学 | 一种钛合金的丝材电弧增材制造方法 |
| CN110186919A (zh) * | 2019-05-20 | 2019-08-30 | 武汉理工大学 | 电脉冲辅助调控增材制造近β型钛合金相组织的实验方法 |
| CN110539000A (zh) * | 2019-09-29 | 2019-12-06 | 安泰科技股份有限公司 | 钛合金构件及其制备方法 |
-
2020
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Patent Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009131700A2 (en) * | 2008-04-25 | 2009-10-29 | Envia Systems, Inc. | High energy lithium ion batteries with particular negative electrode compositions |
| KR20130011208A (ko) * | 2011-07-21 | 2013-01-30 | 한국기계연구원 | 전자펄스 처리에 의한 알루미늄-규소-마그네슘 합금의 입자 미세화 및 냉각속도향상을 통한 주조결함제어방법 |
| CN102296250A (zh) * | 2011-08-29 | 2011-12-28 | 江苏兴海特钢有限公司 | 内燃机气阀用精炼奥氏体合金及其生产工艺 |
| CN102776412A (zh) * | 2012-07-13 | 2012-11-14 | 中国科学院金属研究所 | 一种中强高韧性电子束熔丝堆积快速成形构件用钛合金丝材 |
| CN106312060A (zh) * | 2015-06-29 | 2017-01-11 | 中国科学院金属研究所 | 一种高性能低模量医用钛合金三维金属零件的制备方法 |
| CN105154701A (zh) * | 2015-10-14 | 2015-12-16 | 华中科技大学 | 一种采用选择性激光熔化快速成形技术制备高温钛合金的方法 |
| WO2017091832A1 (en) * | 2015-11-29 | 2017-06-01 | The Regents Of The University Of California | Mesoporous nickel-iron-manganese-alloy based metal/metal oxide composite thick film catalysts |
| CN105803257A (zh) * | 2016-04-14 | 2016-07-27 | 南京理工大学 | 一种提高TiAl-Nb合金液态流动性的方法 |
| CN106696252A (zh) * | 2017-01-17 | 2017-05-24 | 陈勃生 | 一种高分子材料三维制品的制造方法 |
| CN106947930A (zh) * | 2017-03-10 | 2017-07-14 | 安徽省伟业净化设备有限公司 | 一种钛合金板材变形损伤的修复处理方法 |
| CN107971491A (zh) * | 2017-11-28 | 2018-05-01 | 北京航空航天大学 | 一种消除电子束选区熔化增材制造镍基高温合金零部件微裂纹的方法 |
| CN109175373A (zh) * | 2018-11-15 | 2019-01-11 | 合肥康之恒机械科技有限公司 | 一种船舶用强度冲击韧性相协调的钛合金制备工艺 |
| CN109807558A (zh) * | 2019-01-28 | 2019-05-28 | 东北大学 | 一种钛合金的丝材电弧增材制造方法 |
| CN110186919A (zh) * | 2019-05-20 | 2019-08-30 | 武汉理工大学 | 电脉冲辅助调控增材制造近β型钛合金相组织的实验方法 |
| CN110539000A (zh) * | 2019-09-29 | 2019-12-06 | 安泰科技股份有限公司 | 钛合金构件及其制备方法 |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| GONG, HAIJUN等: "Micro-CT Evaluation of Defects in Ti-6Al-4V Parts Fabricated by Metal Additive Manufacturing", 《TECHNOLOGIES》 * |
| LE CHUNXIE: "Evaluation of microstructure variation of TC11 alloy after electroshocking treatment", 《JOURNAL OF MATERIALS RESEARCH AND TECHNOLOGY》 * |
| 从保强等: "CMT工艺对Al-Cu合金电弧增材制造气孔的影响", 《稀有金属材料与工程》 * |
| 李细锋等: "脉冲电流频率对预制缺陷TC4 钛合金性能的影响", 《稀有金属材料与工程》 * |
| 邓德伟等: "脉冲电流-激光复合愈合钛合金深层裂纹微观组织研究", 《机械工程学报》 * |
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