本發(fā)明涉及增材制造領(lǐng)域，具體涉及tc4鈦合金與純鈦絲的熔絲電子束增材制造方法。

背景技術(shù)：

目前，鈦和tc4鈦合金是航空、航天領(lǐng)域用途最廣、用量最大的金屬，鈦合金因其耐熱性強(qiáng)、比強(qiáng)度高、具有良好的塑性、韌性以及耐蝕性，廣泛應(yīng)用于陸戰(zhàn)裝甲、航空航天、石油化工等領(lǐng)域。且陸戰(zhàn)裝甲、航空、航天飛行器對(duì)大型鈦合金框梁一體結(jié)構(gòu)、整體骨架結(jié)構(gòu)的需求與日俱增，對(duì)于鈦合金使用電子束熔絲增材制造的方法能實(shí)現(xiàn)構(gòu)件的高性能、低成本、輕量化、長壽命。

電子束熔絲增材制造的鈦合金材料，借鑒貝殼珍珠層的“一軟一硬”的“磚-泥”結(jié)構(gòu)，可以提高材料的塑韌性，有效解決鈦合金材料在應(yīng)用時(shí)出現(xiàn)的強(qiáng)度較高而塑性較差的問題。近年來國內(nèi)外對(duì)電子束增材制造進(jìn)行了研究，楊光、鞏水利等人對(duì)tc18合金進(jìn)行電子束熔絲的增材制造，對(duì)其形成的組織結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行研究，但仍存在成型后的塑韌性低的問題。于中強(qiáng)鈦合金tc4進(jìn)行了電子束成形后，材料的強(qiáng)度偏低同時(shí)塑性達(dá)不到理想效果。lockheedmartin公司的barnes、brice以及美國航空航天局(nasa)蘭利研究中心的karen、hafley等人在研究電子束熔絲增材制造tc4鈦合金的力學(xué)性能時(shí)，發(fā)現(xiàn)用普通成分制備鈦合金材料的強(qiáng)度與鍛件相比明顯偏低，塑性得不到提高。如何通過工藝和結(jié)構(gòu)的匹配手段達(dá)到理性的塑性指標(biāo)仍是一個(gè)技術(shù)難題。電子束熔絲成形中強(qiáng)鈦合金強(qiáng)度往往比鍛件低，而高強(qiáng)鈦合金雖然強(qiáng)度達(dá)到較高水平，但塑性差。對(duì)于強(qiáng)度-塑/韌性匹配失衡的深層原因以及控制機(jī)制的認(rèn)識(shí)尚不清楚；karen、hafley等人在研究電子束快速成形tc4鈦合金的力學(xué)性能時(shí)，發(fā)現(xiàn)用普通成分制備鈦合金材料的強(qiáng)度與鍛件相比明顯偏低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于通過對(duì)增材過程中純鈦以及鈦合金的工藝參數(shù)調(diào)節(jié)、堆積結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、對(duì)于搭接率的控制，以及對(duì)于每層焊道進(jìn)行小束流7ma的電子束掃描，有效的改善每層的氣孔及殘余應(yīng)力等缺陷，使每層之間的結(jié)合更加致密，增強(qiáng)了電子束熔絲增材制造鈦合金的強(qiáng)韌性匹配，得到強(qiáng)度較高和韌性匹配較好的鈦合金增材試樣。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的采用如下技術(shù)方案。

一種純鈦和鈦合金的電子束熔絲增材制造方法，在tc4基底上，通過純鈦絲和tc4絲材交錯(cuò)重疊的沉積，純鈦絲沉積形成連接相，tc4絲材沉積形成基底相，控制沉積時(shí)同種絲材間的使兩沉積道之間的搭接率為50％-58％，不同種絲材間的搭接率為40％-45％，并對(duì)每層每焊道進(jìn)行小束流7ma的電子束掃描，且在不同沉積層或不同沉積層的沉積道之間形成縱向及橫向的交替，完成多層多道實(shí)體的增材制造。進(jìn)一步的，多層多道實(shí)體為十五層的十道沉積道。

一種純鈦和鈦合金的電子束熔絲增材制造方法，具體步驟如下：

步驟1，對(duì)tc4基板進(jìn)行預(yù)處理，安裝tc4絲材和純鈦絲，并進(jìn)行調(diào)試；

步驟2，抽取真空，設(shè)定熔積速度參數(shù)：電子束加速電壓、聚焦電流、束流、送絲速度、工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度；

步驟3，設(shè)定電子束流為30ma-40ma，聚焦電流為860ma，加速電壓為60kv，運(yùn)動(dòng)速度為5mm/s，束流上升、下降時(shí)間為1.5s；送絲速度為15mm/s；使tc4絲材位于電子束斑點(diǎn)下方，采取束后送絲，送絲角度為60°，絲材距離tc4基板的高度為2mm，進(jìn)行第一層第一道tc4絲材基底相沉積,，記為1-1；

步驟4，設(shè)定電子束流：30ma-40ma，聚焦電流860ma，加速電壓：60kv，運(yùn)動(dòng)速度：5mm/s，束流上升、下降時(shí)間：1.5s；送絲速度：15mm/s；使tc4絲材位于電子束斑點(diǎn)下方，采取束后送絲，調(diào)整位置，使絲材距離基板的高度為2mm，與1-1的沉積層的使兩沉積道之間的搭接率為50％-58％，緊挨第一層第一道絲材沉積tc4，對(duì)焊道進(jìn)行小束流7ma的電子束掃描，進(jìn)行第一層第二道tc4絲材基底相沉積，記為1-2；

步驟5，重復(fù)步驟4，直至完成1-3至1-10的tc4絲材沉積；

步驟6，設(shè)定電子束流：20ma-30ma，聚焦電流860ma，加速電壓：60kv，運(yùn)動(dòng)速度：5mm/s，束流上升、下降時(shí)間：1.5s，送絲速度：15mm/s；使絲材位于電子束斑點(diǎn)下方，采取束后送絲，移動(dòng)真空室內(nèi)的操作臺(tái)至第一層第一道的位置坐標(biāo)處，送絲角度為60°，絲材距離第一層第一道沉積層的中心線位置高度為1.5mm，并在第一層第一道tc4絲材基底相上，進(jìn)行第二層第一道沉積純鈦絲連接相沉積，記為2-1；

步驟7，設(shè)定電子束流：20ma-30ma，聚焦電流860ma，加速電壓：60kv，運(yùn)動(dòng)速度：5mm/s，束流上升、下降時(shí)間：1.5s；送絲速度：15mm/s；使絲材位于電子束斑點(diǎn)下方，采取束后送絲，與2-1的沉積層之間的搭接率為40％-45％，緊挨2-1進(jìn)行同種絲材沉積，對(duì)焊道進(jìn)行小束流7ma的電子束掃描，進(jìn)行第二層第二道純鈦絲連接相沉積，記為2-2；

步驟8，重復(fù)步驟7，直至完成第二層第三道至第二層第十道的純鈦絲連接相沉積；

步驟9，在第二層純鈦絲連接相沉積層上重復(fù)步驟3-5完成第三層tc4絲材基底相沉積；

步驟10，重復(fù)上述步驟直至完成十五層，形成層與層之間兩種材料的交錯(cuò)沉積，最終形成十五層十道的沉積的實(shí)體。

進(jìn)一步的，步驟1中，所述的增材制造前預(yù)處理步驟為：

步驟1.1，使用280#、400#、600#目數(shù)砂紙去除tc4基板面區(qū)域表面氧化層，并使用丙酮進(jìn)行表面油污清理；

步驟1.2，分別安裝tc4鈦合金絲材與純鈦絲材，進(jìn)行送絲調(diào)試工作。

步驟2中，所述的槍真空、室真空度分別達(dá)到8e^-3、7e^-2。

步驟2中，設(shè)定的參數(shù)為：tc4鈦合金絲材的電子束聚焦電流860ma，加速電壓：60kv，電子束流：30ma-40ma，燈絲電流400ma-450ma，送絲速度：15mm/s；純鈦絲材的電子束流：20ma-30ma，聚焦電流860ma，加速電壓：60kv，運(yùn)動(dòng)速度：5mm/s，束流上升、下降時(shí)間：1.5s，送絲速度：15mm/s控制沉積時(shí)同種絲材間的使兩沉積道之間的搭接率為50％-58％，不同種絲材間的搭接率40％-45％。

tc4鈦合金質(zhì)量百分組成為：ti：89.12％、al：6.42％、v：4.30％、fe：0.05％、c：0.03％；純鈦質(zhì)量百分組成為：ti：≥99.8％、fe：0.095％，o：0.08％。

進(jìn)一步的，一種純鈦和鈦合金的電子束熔絲增材制造方法，具體步驟如下：

步驟1，對(duì)tc4基板進(jìn)行預(yù)處理，并設(shè)置tc4絲材和純鈦絲；

步驟2，抽取真空，設(shè)定熔積速度參數(shù)：電子束加速電壓、聚焦電流、束流、送絲速度、工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度；

步驟3，設(shè)定電子束流為30ma-40ma，聚焦電流為860ma，加速電壓為60kv，運(yùn)動(dòng)速度為5mm/s，束流上升、下降時(shí)間為1.5s；送絲速度為15mm/s；使絲材位于電子束斑點(diǎn)下方，采取束后送絲，絲材距離tc4基板的高度為2mm，進(jìn)行第一層第一道基底相tc4絲材沉積，對(duì)焊道進(jìn)行小束流7ma的電子束掃描，記為1-1；

步驟4，設(shè)定電子束流：20ma-30ma，聚焦電流860ma，加速電壓：60kv，運(yùn)動(dòng)速度：5mm/s，束流上升、下降時(shí)間：1.5s，送絲速度：15mm/s；使絲材位于電子束斑點(diǎn)下方，采取束后送絲，調(diào)整位置，使絲材距離基板的高度為2mm，并使新的沉積層與1-1沉積層之間的搭接率為40％-45％，對(duì)第一層第二道絲材純鈦絲連接相沉積，對(duì)焊道進(jìn)行小束流7ma的電子束掃描，記為1-2；

步驟5，重復(fù)步驟3-4，直至完成第一層第三道至第一層第十道的兩種不同絲材沉積道與沉積道之間的沉積；

步驟6，設(shè)定電子束流：20ma-30ma，聚焦電流860ma，加速電壓：60kv，運(yùn)動(dòng)速度：5mm/s，束流上升、下降時(shí)間：1.5s，送絲速度：15mm/s；使絲材位于電子束斑點(diǎn)下方，采取束后送絲，移動(dòng)真空室內(nèi)的操作臺(tái)至第一層第一道的位置坐標(biāo)處，送絲角度為60°，絲材距離第一層第一道沉積層的中心線位置高度為1.5mm，并在第一層第一道tc4絲材基底相上，進(jìn)行第二層第一道沉積純鈦絲連接相沉積，對(duì)焊道進(jìn)行小束流7ma的電子束掃描，記為2-1；

步驟7，設(shè)定電子束流為30ma-40ma，聚焦電流為860ma，加速電壓為60kv，運(yùn)動(dòng)速度為5mm/s，束流上升、下降時(shí)間為1.5s；送絲速度為15mm/s；使絲材位于電子束斑點(diǎn)下方，采取束后送絲，調(diào)整位置，與步驟6的沉積層之間的搭接率為30％-35％，緊挨進(jìn)行第二層第一道絲材沉積，對(duì)焊道進(jìn)行小束流7ma的電子束掃描，進(jìn)行第二層第二道基底相tc4絲材沉積，記為2-2；

步驟8，重復(fù)步驟6-7，直至完成第二層第三道至第二層第十道的絲材的交錯(cuò)沉積；

步驟9，在第二層沉積層上重復(fù)上述步驟完成十五層，形成十五層十道的沉積的實(shí)體。

步驟1中，所述的增材制造前預(yù)處理步驟為：

步驟1.1，使用280#、400#、600#目數(shù)砂紙去除tc4基板面區(qū)域表面氧化層，并使用丙酮進(jìn)行表面油污清理；

步驟1.2，分別安裝tc4鈦合金絲材與純鈦絲材，進(jìn)行送絲調(diào)試工作。

步驟2中，所述的槍真空、室真空度分別達(dá)到8e^-3、7e^-2。

步驟2中，設(shè)定的參數(shù)為：tc4鈦合金絲材的電子束聚焦電流860ma，加速電壓：60kv，電子束流：30ma-40ma，燈絲電流400ma-450ma，送絲速度：15mm/s；純鈦絲材的電子束流：20ma-30ma，聚焦電流860ma，加速電壓：60kv，運(yùn)動(dòng)速度：5mm/s，束流上升、下降時(shí)間：1.5s，送絲速度：15mm/s控制沉積時(shí)同種絲材間的使兩沉積道之間的搭接率為50％-58％，不同種絲材間的搭接率40％-45％。

tc4鈦合金質(zhì)量百分組成為：ti：89.12％、al：6.42％、v：4.30％、fe：0.05％、c：0.03％；純鈦質(zhì)量百分組成為：ti：≥99.8％、fe：0.095％，o：0.08％。

本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)相比，具有顯著優(yōu)點(diǎn)如下：

1、本發(fā)明借鑒貝殼珍珠層天然的有機(jī)-無機(jī)層狀復(fù)合材料以及多尺度、多層次“磚-泥”組裝結(jié)構(gòu)，在鈦及鈦合金的熔絲增材制造中對(duì)絲材采用交錯(cuò)重疊的沉積，且對(duì)層面的搭接率進(jìn)行控制的方法，當(dāng)采取每層之間為異種絲材沉積的方法時(shí)，焊道表面平整，搭接過渡良好，強(qiáng)度和韌性相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)鍛件有所提高。

2、當(dāng)采取每道焊道之間為異種絲材交錯(cuò)沉積時(shí)，同樣對(duì)搭接率進(jìn)行控制，所得成形良好，搭接過渡良好，強(qiáng)度和韌性相比于標(biāo)準(zhǔn)鍛件有較大范圍的提高。其中強(qiáng)度提高60-80mpa、韌性提高30-45j/cm²。

3、每層沉積后采用小功率電子束對(duì)焊道進(jìn)行掃描，有效改善每層的氣孔及殘余應(yīng)力等缺陷，使每層之間的結(jié)合更加致密。

附圖說明

圖1為搭接方式的示意圖，其中a為沉積路徑寬度，l為兩條沉積路徑的中心距，搭接率為

圖2-4是本發(fā)明中實(shí)施例中的純鈦及鈦合金材料沉積方式示意圖。每組圖中左圖與右圖分別為每層俯視圖，陰影部分表示tc4鈦合金；空白部分表示純鈦，每個(gè)俯視圖的上方為第一道。

圖5中的(a)、(b)、(c)分別為實(shí)施例1、2和3的顯微晶像圖。圖5(a)中晶界ɑ相多數(shù)呈不連續(xù)分布狀態(tài)，在粗大的β晶內(nèi)部兩相有所交叉；圖5(b)為片層狀ɑ相間距稍大，與β相呈網(wǎng)籃狀分布；圖5(c)為片層狀ɑ相間距較小且分布規(guī)則，與β相呈致密網(wǎng)籃狀交織。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明技術(shù)方法不局限于以下所列舉的具體實(shí)施方式，還包括各具體實(shí)施方式之間的任意組合。

實(shí)施例1

使用280#、400#、600#目數(shù)砂紙去除tc4基板面區(qū)域表面氧化層，并使用丙酮進(jìn)行表面油污清理；鈦合金材料為純鈦和tc4鈦合金，其中，tc4鈦合金質(zhì)量百分組成為：ti：89.12％、al：6.42％、v：4.30％、fe：0.05％、c：0.03％；純鈦的質(zhì)量百分組成為：ti：≥99.8％、fe：0.095％，o：0.08％。對(duì)tc4基板進(jìn)行裝配，然后，分別安裝tc4鈦合金絲材與純鈦絲材，進(jìn)行送絲調(diào)試工作。使送絲裝置出絲口的絲材位于真空室電子束斑表面焦點(diǎn)抑或下焦點(diǎn)位置，送絲角度60°，同時(shí)使絲材距離基板2mm。其中操作臺(tái)移動(dòng)方向采用空間直角坐標(biāo)系。其中真空室內(nèi)操作臺(tái)水平運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閤軸，同一平面內(nèi)前后運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閥軸，垂直于x、y軸所在平面豎直高度方向?yàn)閦軸。

抽取真空，并待槍真空、室真空度到達(dá)電子束熔絲條件，槍真空、室真空度分別達(dá)到8e^-3、7e^-2，加載高壓，并進(jìn)行熔積速度參數(shù)設(shè)定。其中，電子束聚焦電流860ma，加速電壓：60kv，燈絲電流420ma；電子束流：35ma，熔積速度速度：5mm/s，束流上升、下降時(shí)間：1.5s；啟動(dòng)真空室運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)伺服使能，水平移動(dòng)tc4鈦合金基板，調(diào)整tc4鈦合金絲材沉積的起始位置。完成參數(shù)設(shè)定后進(jìn)行熔絲，下束并待完整熔池形成后，開始水平軸x方向運(yùn)動(dòng)完成第一道tc4鈦合金絲材沉積，真空室內(nèi)操作臺(tái)向y軸移動(dòng)，使兩沉積道之間的搭接率為50％-58％，緊挨著第一道進(jìn)行第二道純鈦絲材沉積，沉積的方式為來回往復(fù)，同理進(jìn)行第三、四至第十道，第一層均為純鈦絲，以上步驟中對(duì)每次沉積完的焊道進(jìn)行小束流7ma的電子束掃描。

重新設(shè)定工藝參數(shù)，電子束聚焦電流860ma，加速電壓：60kv，燈絲電流420ma；電子束流：25ma，熔積速度：5mm/s，將控制臺(tái)移回到第一層第一道的位置坐標(biāo)處，使絲材距離第一層沉積到中心線位置向z軸方向移動(dòng)1.5mm，使純鈦絲材的位置使其沿著第一層tc4鈦合金沉積的位置開始沉積第二層，完成參數(shù)設(shè)定后進(jìn)行熔絲，下束并待完整熔池形成后，開始水平軸運(yùn)動(dòng)完成第二層第一道純鈦絲材沉積，兩沉積道之間的搭接率為50％-58％，緊挨著第一道進(jìn)行第二道純鈦絲材沉積，沉積的方式為來回往復(fù)，同理進(jìn)行第三、四至第十道，第二層均為純鈦，以上步驟中對(duì)每次沉積完的焊道進(jìn)行小束流7ma的電子束掃描。

分別重復(fù)上述的參數(shù)設(shè)置和操作，第三層為tc4鈦合金絲沉積、第四層為純鈦絲沉積、第五層為tc4鈦合金絲材沉積……這樣交叉沉積，直至第十五層。

具體完成示意圖參考圖2。

如圖2所示為本發(fā)明實(shí)施例中材料成型示意圖，此種工藝方法成形的材料的室溫沖擊韌性：70j/cm²，抗拉強(qiáng)度：943mp，延伸率：12％，斷面收縮率：25％，性能較標(biāo)準(zhǔn)鍛件hb5432相比較好。

實(shí)施例2

使用280#、400#、600#目數(shù)砂紙去除tc4基板面區(qū)域表面氧化層，并使用丙酮進(jìn)行表面油污清理；鈦合金材料為純鈦和tc4鈦合金，其中，tc4鈦合金質(zhì)量百分組成為：ti：89.12％、al：6.42％、v：4.30％、fe：0.05％、c：0.03％；純鈦的質(zhì)量百分組成為：ti：≥99.8％、fe：0.095％，o：0.08％。對(duì)tc4基板進(jìn)行裝配，然后，分別安裝tc4鈦合金絲材與純鈦絲材，進(jìn)行送絲調(diào)試工作。使送絲裝置出絲口的絲材位于真空室電子束斑表面焦點(diǎn)抑或下焦點(diǎn)位置，送絲角度60°，同時(shí)使絲材距離基板2mm。其中操作臺(tái)移動(dòng)方向采用空間直角坐標(biāo)系。其中真空室內(nèi)操作臺(tái)水平運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閤軸，同一平面內(nèi)前后運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閥軸，垂直于x、y軸所在平面豎直高度方向?yàn)閦軸。

抽取真空，并待槍真空、室真空度到達(dá)電子束熔絲條件，槍真空、室真空度分別達(dá)到8e^-3、7e^-2，加載高壓，并進(jìn)行熔積速度參數(shù)設(shè)定。其中，電子束聚焦電流860ma，加速電壓：60kv，燈絲電流420ma；電子束流：35ma，熔積速度速度：5mm/s，束流上升、下降時(shí)間：1.5s；啟動(dòng)真空室運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)伺服使能，水平移動(dòng)tc4鈦合金基板，調(diào)整純鈦絲材熔絲沉積的起始位置。完成參數(shù)設(shè)定后進(jìn)行熔絲，下束并待完整熔池形成后，開始水平軸x方向運(yùn)動(dòng)完成第一道tc4鈦絲材沉積，真空室內(nèi)操作臺(tái)向y軸移動(dòng)，使兩沉積道之間的搭接率為50％-58％，緊挨著第一道進(jìn)行第二道tc4鈦合金絲材沉積，沉積的方式為來回往復(fù)，同理進(jìn)行第三、四至第十道，第一層均為tc4鈦合金絲材，以上步驟中對(duì)每次沉積完的焊道進(jìn)行小束流7ma的電子束掃描。

重新設(shè)定工藝參數(shù)，電子束聚焦電流860ma，加速電壓：60kv，燈絲電流420ma；電子束流：25ma，熔積速度：5mm/s，將控制臺(tái)移回到第一層第一道的位置坐標(biāo)處，使絲材距離第一層沉積到中心線位置向z軸方向移動(dòng)1.5mm，設(shè)定沉積方向?yàn)閥，從起始位置沿著y軸沉積，完成參數(shù)設(shè)定后進(jìn)行熔絲，下束并待完整熔池形成后，開始垂直水平軸運(yùn)動(dòng)完成第二層第一道純鈦絲材沉積，兩沉積道之間的搭接率為50％-58％，緊挨著第一道進(jìn)行第二道tc4鈦合金絲材沉積，沉積的方式為來回往復(fù)，同理進(jìn)行第三、四至第十道，第二層均為tc4鈦合金，以上步驟中對(duì)每次沉積完的焊道進(jìn)行小束流7ma的電子束掃描。

分別重復(fù)上述的參數(shù)設(shè)置和操作，第三層為tc4絲材沉積、第四層為純鈦絲材沉積、第五層為tc4鈦合金絲材沉積……這樣垂直交叉沉積，直至第十五層。

具體完成示意圖參考圖3。

如圖3所示為本發(fā)明實(shí)施例中材料成型示意圖，此種工藝方法成形的材料的室溫沖擊韌性：75j/cm²，抗拉強(qiáng)度：960mp，延伸率：13％，斷面收縮率：25％，性能較標(biāo)準(zhǔn)鍛件hb5432相比較好。

實(shí)施例3

本實(shí)施方式中對(duì)一種純鈦和鈦合金的電子束熔絲增材制造方法按以下步驟進(jìn)行：

使用280#、400#、600#目數(shù)砂紙去除tc4基板面區(qū)域表面氧化層，并使用丙酮進(jìn)行表面油污清理；鈦合金材料為純鈦和tc4鈦合金，其中，tc4鈦合金質(zhì)量百分組成為：ti：89.12％、al：6.42％、v：4.30％、fe：0.05％、c：0.03％；純鈦的質(zhì)量百分組成為：ti：≥99.8％、fe：0.095％，o：0.08％。對(duì)tc4基板進(jìn)行裝配，然后，分別安裝tc4鈦合金絲材與純鈦絲材，進(jìn)行送絲調(diào)試工作。使送絲裝置出絲口的絲材位于真空室電子束斑表面焦點(diǎn)抑或下焦點(diǎn)位置，送絲角度60°，同時(shí)使絲材距離基板2mm。其中操作臺(tái)移動(dòng)方向采用空間直角坐標(biāo)系。其中真空室內(nèi)操作臺(tái)水平運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閤軸，同一平面內(nèi)前后運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閥軸，垂直于x、y軸所在平面豎直高度方向?yàn)閦軸。

抽取真空，并待槍真空、室真空度到達(dá)電子束熔絲條件，槍真空、室真空度分別達(dá)到8e^-3、7e^-2，加載高壓，并進(jìn)行熔積速度參數(shù)設(shè)定。其中，電子束聚焦電流860ma，加速電壓：60kv，燈絲電流420ma；電子束流：25ma，熔積速度速度：5mm/s，束流上升、下降時(shí)間：1.5s；啟動(dòng)真空室運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)伺服使能，水平移動(dòng)tc4鈦合金基板所在的操作臺(tái)，完成參數(shù)設(shè)定后進(jìn)行熔絲，下束并待完整熔池形成后，開始水平軸x正方向運(yùn)動(dòng)完成第一道純鈦絲材沉積，隨后馬上對(duì)沉積完成的焊道進(jìn)行小束流7ma的電子束掃描，記為1-1；

重新設(shè)定工藝參數(shù)，電子束聚焦電流860ma，加速電壓：60kv，燈絲電流420ma；電子束流：35ma，熔積速度速度：5mm/s，移動(dòng)真空室內(nèi)的操作臺(tái)至第一層第一道的位置坐標(biāo)處，送絲角度為60°，絲材距離第一層第一道沉積層的中心線位置高度為1.5mm，將操作臺(tái)向y軸方向移動(dòng)，使兩沉積道之間的搭接率為40％-45％，tc4鈦合金絲材的位置使其緊挨成型的第一道鈦絲，完成參數(shù)設(shè)定后進(jìn)行熔絲，下束并待完整熔池形成后，開始x軸方向水平運(yùn)動(dòng)完成第二道tc4鈦合金絲材沉積，隨后馬上對(duì)焊道進(jìn)行小束流7ma的電子束掃描。記為1-2；

重新設(shè)定工藝參數(shù)，電子束聚焦電流860ma，加速電壓：60kv，燈絲電流420ma；電子束流：25ma，熔積速度速度：5mm/s，束流上升、下降時(shí)間：1.5s；啟動(dòng)真空室運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)伺服使能，y軸水平移動(dòng)tc4鈦合金基板至第三道的位置坐標(biāo)處，使兩沉積道之間的搭接率為40％-45％，調(diào)整純鈦絲材熔絲沉積的起始位置，純鈦絲材的位置使其緊挨已成型的第二道tc4鈦合金絲。完成參數(shù)設(shè)定后進(jìn)行熔絲，下束并待完整熔池形成后，開始x水平軸運(yùn)動(dòng)完成第三道純鈦絲材沉積，對(duì)焊道進(jìn)行小束流7ma的電子束掃描，記為1-3；

重新設(shè)定工藝參數(shù)，電子束聚焦電流860ma，加速電壓：60kv，燈絲電流420ma；電子束流：35ma，熔積速度速度：5mm/s，向y軸移動(dòng)操作臺(tái)，兩沉積道之間搭接率為40％-45％，使tc4鈦合金絲材緊挨成型的第三道鈦絲，完成參數(shù)設(shè)定后進(jìn)行熔絲，下束并待完整熔池形成后，開始x軸水平軸運(yùn)動(dòng)完成第四道tc4鈦合金絲材沉積，隨后馬上對(duì)焊道進(jìn)行小束流7ma的電子束掃描，記為1-4；

重新設(shè)定工藝參數(shù)，電子束聚焦電流860ma，加速電壓：60kv，燈絲電流420ma；電子束流：25ma，熔積速度速度：5mm/s，束流上升、下降時(shí)間：1.5s；啟動(dòng)真空室運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)伺服使能，y軸方向移動(dòng)tc4鈦合金基板所在的操作臺(tái)，調(diào)整純鈦絲材熔絲沉積的起始位置，兩沉積道之間搭接率為40％-45％，純鈦絲材的位置使其緊挨已成型的第四道tc4鈦合金絲。完成參數(shù)設(shè)定后進(jìn)行熔絲，下束并待完整熔池形成后，開始水平軸運(yùn)動(dòng)完成第五道純鈦絲材沉積，隨后馬上對(duì)焊道進(jìn)行小束流7ma的電子束掃描，記為1-5；

隨后的1-6、1-7……1-10重復(fù)以上步驟進(jìn)行每道交錯(cuò)沉積。

以上操作完成了對(duì)第一層的熔絲沉積，設(shè)定工藝參數(shù)對(duì)第二層進(jìn)行沉積。移動(dòng)真空室內(nèi)的操作臺(tái)至第一層第一道的位置坐標(biāo)處，送絲角度為60°，絲材距離1-1沉積層的中心線位置高度為1.5mm，同層的不同材料沉積道之間的搭接率為40％-45％，在第1-1道鈦絲層上沉積tc4絲材，記為2-1；在第1-2道tc4層上沉積純鈦絲，記為2-2；在1-3純鈦絲上沉積沉積tc4絲材，記為2-3；在第1-4道tc4層上沉積純鈦絲，記為2-4；在1-5純鈦絲上沉積tc4絲材，記為2-5，依次類推直到2-10。每道沉積過后對(duì)焊道進(jìn)行小束流7ma的電子束掃描。

以上操作完成了對(duì)第二層的熔絲沉積，設(shè)定工藝參數(shù)對(duì)第三層進(jìn)行沉積。在第2-1道tc4層上沉積鈦絲層，記為3-1；在第2-2道純鈦絲層上沉積tc4絲材，記為3-2；在2-3道tc4層上沉積鈦絲層，記為3-3；在第2-4道純鈦絲層上沉積tc4絲材，記為3-4；在2-5道tc4層上沉積純鈦絲，記為3-5，依此類推交錯(cuò)沉積直到3-10。每道沉積過后對(duì)焊道進(jìn)行小束流7ma的電子束掃描。

第四層、第五層直到第十五層的參數(shù)設(shè)定和操作，按照上述思維，達(dá)到每道沉積層的上、下、左、右鄰位都是兩種不同材料的交錯(cuò)沉積。

具體完成示意圖參考圖4。

如圖4所示為本發(fā)明實(shí)施例中材料成型示意圖，此種工藝方法成形的材料的室溫沖擊韌性：80j/cm²，抗拉強(qiáng)度：957mp，延伸率：13％，斷面收縮率：35％，性能均高于標(biāo)準(zhǔn)鍛件hb5432。

本發(fā)明利用在生物材料中，貝殼珍珠層是以文石晶片作為無機(jī)基體，有機(jī)質(zhì)作為連接相，通過交織重疊形成的層狀復(fù)合材料和軟硬交替的“磚-泥”組裝結(jié)構(gòu)，使其具有極強(qiáng)的抗沖擊性能，強(qiáng)度大、硬度高、韌性好，是軟體動(dòng)物的“防護(hù)裝甲”。純鈦硬度為hv80，tc4鈦合金的硬度為hv370，故借鑒貝殼珍珠層結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，純鈦絲作為組裝結(jié)構(gòu)中的“有機(jī)質(zhì)”，tc4鈦合金絲材作為組裝結(jié)構(gòu)中的“無機(jī)基體”。

雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對(duì)之作一些修改或改進(jìn)，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn)，均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。