【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于增材制造，涉及一種等軸晶高均質鈦-鈮合金及其電弧雙絲增材制造方法。
技術介紹
1、鈦-鈮（ti-nb）合金是一種集結構與功能于一體的金屬材料，其性能隨鈮含量變化而展現出顯著差異。當鈮含量處于1at.%至29at.%范圍時，鈦-鈮合金在冷卻過程中會發生熱彈性馬氏體相變，進而呈現出形狀記憶能力，在航空航天、醫療器械、智能結構等眾多領域得到廣泛應用；當鈮含量處于34at.%至37at.%范圍時，鈦-鈮合金在特定溫度下能夠表現出超導性能，憑借這一特性，其成為目前商業化批量生產的超導線材的首選合金材料；此外，高鈮含量的ti-45wt.%nb合金（鈦-45%鈮合金），由于其與鈦合金及其他金屬基復合材料之間的電偶腐蝕電位極小，在抵抗電偶腐蝕方面具有突出優勢，被廣泛應用于航空緊固件領域，為保障航空飛行器結構的可靠性與耐久性提供了重要支撐。
2、然而，鈦和鈮的熔點相差約800℃，采用傳統的熔鑄法生產鈦-鈮合金易出現高鈮夾雜問題（如圖2~4所示），對于產品的穩定服役是極大的安全隱患；若用高能電子束為熱源去熔煉鈦-鈮合金時，雖然可以解決鈮元素的充分熔化，但又因兩者熔點差異大而導致鈦元素的揮發，無法滿足特定成分鈦-鈮合金產品的穩定生產。因此，如何實現高熔點鈮充分熔化和鈦-鈮合金的成分控制之間的平衡是鈦-鈮合金穩定生產過程中亟需解決的難題。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于克服上述現有技術的缺點，提出一種等軸晶高均質鈦-鈮合金及其電弧雙絲增材制造方法。
2、為了實
3、一種等軸晶高均質鈦-鈮合金的電弧雙絲增材制造方法，其特征在于，對預處理后的純鈦絲、純鈮絲、基板進行安裝固定，將特定的工藝參數輸入至電弧雙絲增材制造設備的控制系統中，并通過特定掃描模式進行電弧雙絲沉積，得到等軸晶高均質鈦-鈮合金。
4、具體的，本方法能夠通過高能電弧（150a~200a）充分熔化直徑細小的純鈮絲材，在合理可控的工藝窗口下，調節純鈦絲的熔化質量，解決高鈮夾雜問題并提高鈦-鈮合金成分的均勻性，實現等軸晶高均質鈦-鈮合金的快速制備；采用本方法制備的等軸晶高均質鈦-鈮合金具有全等軸晶的特點，保證了由等軸晶高均質鈦-鈮合金制成的零部件服役時的性能穩定性。
5、本方法制備的等軸晶高均質鈦-鈮合金擁有(011)[1-11]取向特征，屬于體心立方金屬的密排面和密排方向，更有利于電弧雙絲沉積出的鈦-鈮合金的塑性變形。
6、進一步地，該方法包括以下步驟：
7、步驟一、預處理：先分別對純鈦絲、純鈮絲、基板進行表面初步處理，隨后對純鈦絲、純鈮絲、基板均進行保溫；
8、步驟二、安裝固定：將純鈦絲和純鈮絲加裝在電弧雙絲增材制造設備的送絲部位，將基板安裝在數控成型平臺上；
9、步驟三、設定參數及模式：將特定工藝參數輸入至電弧雙絲增材制造設備的控制系統中，并通過特定掃描模式進行電弧雙絲沉積，得到等軸晶高均質鈦-鈮合金。
10、具體的，該方法以純鈦絲和純鈮絲為原材料，通過由惰性氣體保護的電弧雙絲增材制造設備，采用特定工藝參數和特定掃描模式，實現等軸晶高均質鈦-鈮合金的快速制備。
11、進一步地，所述步驟一中對純鈦絲和純鈮絲進行表面初步處理包括：對純鈦絲和純鈮絲依次進行酸洗處理、超聲清洗；
12、所述步驟一中對基板進行表面初步處理包括：先對基板進行雙面銑削和打磨處理，再對基板進行表面清潔處理。
13、具體的，表面初步處理一是先將純鈦絲和純鈮絲進行酸洗處理，以去掉絲材表面的氧化膜，再用丙酮等有機溶劑進行超聲清洗，保證純鈦絲和純鈮絲的表面無油污；二是將基板進行雙面銑削和砂紙打磨處理，保證基板表面的粗糙度和光潔度，再用酒精擦拭基板表面并進行超聲清洗，從而徹底去除基板表面的各類油污雜質。
14、進一步地，所述步驟一中，將初步處理后的純鈦絲、純鈮絲、基板均放置于90℃~100℃溫度的干燥設備中保溫25min~35min。
15、具體的，將純鈦絲、純鈮絲、基板放置于干燥設備中進行保溫，在除去純鈦絲、純鈮絲和基板的水分的同時消除純鈦絲和純鈮絲的殘余變形量。
16、需要說明的是，干燥設備中的溫度可以為90℃、91℃、92℃、93℃、94℃、95℃、96℃、97℃、98℃、99℃、100℃，具體可根據實際需求進行調整。保溫時間為25min、26min、27min、28min、29min、30min、31min、32min、33min、34min、35min，具體可根據實際需求進行調整。優選的，干燥設備選用干燥箱，干燥箱中的溫度保持在100℃，保溫時間為35min。
17、進一步地，所述步驟三中，對特定工藝參數進行如下設定：電流值為150a~200a，純鈦絲的引弧端與基板間的起始垂直距離為7.5mm~8.5mm，純鈮絲的引弧端與基板間的起始垂直距離為7.5mm~8.5mm，電弧雙絲增材制造設備的送絲速度為7mm/s~15mm/s。
18、具體的，采用該特定工藝參數的原因如下：本專利技術所提供的制備方法可通過大電流產生的高能電弧充分熔化直徑細小的純鈮絲材，在合理可控的工藝窗口下，調節純鈦絲的熔化質量，解決高鈮夾雜的問題并提升鈦-鈮合金的成分均勻性；配合純鈦絲的引弧端與基板間的起始垂直距離、純鈮絲的引弧端與基板間的起始垂直距離、電弧雙絲增材制造設備的雙送絲嘴的送絲速度，實現了等軸晶高均質鈦-鈮合金的快速制備。
19、需要說明的是，在操作開始階段，純鈦絲的引弧端與基板之間的起始垂直距離、純鈮絲的引弧端與基板之間的起始垂直距離均設定為7.5mm~8.5mm；在操作進程中，隨著沉積的持續進行，純鈦絲的熔化尖端與基板間的垂直距離、純鈮絲的熔化尖端與基板之間的垂直距離均逐漸增大，直至操作結束時，純鈦絲的熔化尖端與基板之間的最終垂直距離、純鈮絲的熔化尖端與基板之間的最終垂直距離均達到9.5mm~10.5mm。設定起始垂直距離可保證在操作的整個過程中，純鈮絲的熔化尖端始終處于電弧能量最集中的區域，以提供足夠的熔化溫度。
20、需要說明的是，電流值可以為150a、160a、170a、180a、190a、200a，具體可根據實際需求進行調整。純鈦絲的引弧端與基板之間的起始垂直距離、純鈮絲的引弧端與基板之間的起始垂直距離均可以為7.5mm、8mm、8.5mm，具體可根據實際需求進行調整。優選地，純鈦絲的引弧端與基板之間的起始垂直距離、純鈮絲的引弧端與基板之間的起始垂直距離均為8mm。電弧雙絲增材制造設備的雙送絲嘴的送絲速度可以為7mm/s、8mm/s、9mm/s、10mm/s、11mm/s、12mm/s、13mm/s、14mm/s、15mm/s，具體可根據實際需求進行調整。
21、進一步地，所述特定掃描模式為“單道多層-往返掃描”模式。
22、具體的，將預設的三維模型輸入到切片軟件中，按照“單道多層-往返掃描”的模式自動生成運動軌本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種等軸晶高均質鈦-鈮合金的電弧雙絲增材制造方法，其特征在于，對預處理后的純鈦絲、純鈮絲、基板進行安裝固定，將特定的工藝參數輸入至電弧雙絲增材制造設備的控制系統中，并通過特定掃描模式進行電弧雙絲沉積，得到等軸晶高均質鈦-鈮合金。
2.根據權利要求1所述一種等軸晶高均質鈦-鈮合金的電弧雙絲增材制造方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：
3.根據權利要求2所述一種等軸晶高均質鈦-鈮合金的電弧雙絲增材制造方法，其特征在于，所述步驟一中對純鈦絲和純鈮絲進行表面初步處理包括：對純鈦絲和純鈮絲依次進行酸洗處理、超聲清洗；
4.根據權利要求2所述一種等軸晶高均質鈦-鈮合金的電弧雙絲增材制造方法，其特征在于，所述步驟一中，將初步處理后的純鈦絲、純鈮絲、基板均放置于90℃~100℃溫度的干燥設備中保溫25min~35min。
5.根據權利要求2所述一種等軸晶高均質鈦-鈮合金的電弧雙絲增材制造方法，其特征在于，所述步驟三中，對特定工藝參數進行如下設定：電流值為150A~200A，純鈦絲的引弧端與基板間的起始垂直距離為7.5mm~8.5mm，純鈮絲的
6.根據權利要求5所述一種等軸晶高均質鈦-鈮合金的電弧雙絲增材制造方法，其特征在于，所述特定掃描模式為“單道多層-往返掃描”模式。
7.根據權利要求1~6任一項所述一種等軸晶高均質鈦-鈮合金的電弧雙絲增材制造方法，其特征在于，所述基板的厚度為50mm~80mm。
8.根據權利要求1~6任一項所述一種等軸晶高均質鈦-鈮合金的電弧雙絲增材制造方法，其特征在于，所述基板為Ti-45wt.%Nb合金基板。
9.根據權利要求1~6任一項所述一種等軸晶高均質鈦-鈮合金的電弧雙絲增材制造方法，其特征在于，所述純鈦絲和純鈮絲的直徑均為1mm~1.2mm。
10.基于權利要求1~9任一項所述等軸晶高均質鈦-鈮合金的電弧雙絲增材制造方法制備的等軸晶高均質鈦-鈮合金，其特征在于，鈮的含量為38wt.%~42wt.%。
...【技術特征摘要】
1.一種等軸晶高均質鈦-鈮合金的電弧雙絲增材制造方法，其特征在于，對預處理后的純鈦絲、純鈮絲、基板進行安裝固定，將特定的工藝參數輸入至電弧雙絲增材制造設備的控制系統中，并通過特定掃描模式進行電弧雙絲沉積，得到等軸晶高均質鈦-鈮合金。
2.根據權利要求1所述一種等軸晶高均質鈦-鈮合金的電弧雙絲增材制造方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：
3.根據權利要求2所述一種等軸晶高均質鈦-鈮合金的電弧雙絲增材制造方法，其特征在于，所述步驟一中對純鈦絲和純鈮絲進行表面初步處理包括：對純鈦絲和純鈮絲依次進行酸洗處理、超聲清洗；
4.根據權利要求2所述一種等軸晶高均質鈦-鈮合金的電弧雙絲增材制造方法，其特征在于，所述步驟一中，將初步處理后的純鈦絲、純鈮絲、基板均放置于90℃~100℃溫度的干燥設備中保溫25min~35min。
5.根據權利要求2所述一種等軸晶高均質鈦-鈮合金的電弧雙絲增材制造方法，其特征在于，所述步驟三中，對特定工藝參數進行如下設定：電流值為150a~200a，純鈦絲的引弧...
【專利技術屬性】
技術研發人員：何濤，李斌強，白惠文，楊策，郭學浩，尚金金，付航濤，王凱旋，杜予晅，馮勇，
申請(專利權)人：西部超導材料科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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