1.本发明涉及刀具技术领域，尤其涉及一种钛合金刀具及其制备方法。
背景技术：
2.现有的厨用刀具多为不锈钢刀具，不锈钢刀具具有耐磨、耐腐蚀及硬度高等性能，受到广泛的应用，但是不锈钢的密度大，不锈钢刀具通常较重，造成使用者的舒适性不佳。
3.现有技术中也有采用钛合金板材来制备刀具，刀具包括刀身部和刀刃部，刀身部和刀刃部通常由同种钛合金板材经激光切割制得。但高韧钛合金材料硬度较低，采用高韧钛合金板材制备的刀具其刀刃部硬度较低、耐磨性较差，不能较好地满足使用需求；采用高硬度、高耐磨的钛合金板材制备的刀具，可满足使用需求，但是制作成本高。
技术实现要素：
4.本发明提供一种钛合金刀具及其制备方法，用以解决现有的合金刀具存在使用性、经济性和轻量化难以兼得的问题。
5.第一方面，本发明提供一种钛合金刀具，包括：
6.刀身，所述刀身的材质为第一钛合金材质；
7.刀刃，固接于所述刀身的一端，所述刀刃的材质为第二钛合金材质。
8.根据本发明提供的一种钛合金刀具，所述刀身包括本体部以及与所述本体部一体成型的手柄部。
9.根据本发明提供的一种钛合金刀具，所述钛合金刀具还包括握持部；
10.所述握持部套设于所述手柄部的外侧，所述握持部的材质为木材质、塑料材质或金属材质。
11.第二方面，本发明提供一种钛合金刀具的制备方法，包括：
12.将预处理后的刀身和刀刃放置于焊接室，且组对所述刀身和所述刀刃，以使所述刀身待焊接的端面和所述刀刃待焊接的端面相贴合；
13.基于所述刀身和所述刀刃的对接处确定待焊接区域，设置焊接参数；
14.控制激光头沿所述待焊接区域的延伸方向进行直线运动，且相对所述待焊接区域的中心面进行往复摆动，以焊接所述待焊接区域。
15.根据本发明提供的一种钛合金刀具的制备方法，所述焊接参数包括移动速度、摆动幅度和摆动频率；
16.所述移动速度为0.5～1.5m/min；
17.所述摆动幅度为0.5～1.5mm；
18.所述摆动频率为1～3hz。
19.根据本发明提供的一种钛合金刀具的制备方法，所述焊接参数还包括激光功率；
20.所述激光功率为700～900w。
21.根据本发明提供的一种钛合金刀具的制备方法，所述将预处理后的刀身和刀刃放
置于焊接室之前还包括：
22.切割预设形状的刀身和预设形状的刀刃；
23.检测所述刀身的平整度和所述刀刃的平整度。
24.根据本发明提供的一种钛合金刀具的制备方法，所述检测所述刀身的平整度和所述刀刃的平整度之后还包括：
25.确定所述刀身的不平整度小于等于0.3％，且所述刀刃的不平整度小于等于0.3％，对所述刀身和所述刀刃进行清洗。
26.根据本发明提供的一种钛合金刀具的制备方法，所述控制激光头沿所述待焊接区域的延伸方向进行直线运动，且相对所述待焊接区域的中心面进行往复摆动，以焊接所述待焊接区域的过程中，向所述焊接室通入保护气体。
27.根据本发明提供的一种钛合金刀具的制备方法，所述控制激光头沿所述待焊接区域的延伸方向进行直线运动，且相对所述待焊接区域的中心面进行往复摆动，以焊接所述待焊接区域之后还包括：
28.打磨焊接后的钛合金刀具。
29.本发明提供的钛合金刀具及其制备方法，钛合金刀具由两种钛合金材料制备，刀身由密度低和韧性佳的钛合金材料制备，刀刃由高硬度和高耐磨的钛合金材料制备，两种钛合金材料组焊的钛合金刀具，具备高硬度、高耐磨、高锋利性和良好持久性的性能，满足使用需求，此外轻量化即降低了制作成本，也提升了用户使用的舒适性。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1是本发明提供的钛合金刀具的结构示意图；
32.图2是本发明提供的钛合金刀具的焊接示意图；
33.图3是本发明提供的钛合金刀具的制备方法的流程图；
34.附图标记：1：刀身；11：本体部；12：手柄部；2：刀刃；3：焊接设备；31：激光头；32：控制面板；4：焊接室。
具体实施方式
35.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
36.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本
发明中的具体含义。
37.现有的厨用刀具多为不锈钢刀具，不锈钢刀具具有耐磨、耐腐蚀及硬度佳等性能，受到广泛的应用，但是不锈钢的密度大，不锈钢刀具通常较重，造成使用者的舒适性不佳。现有技术中也有采用钛合金板材来制备刀具，刀具包括刀身部和刀刃部，刀身部和刀刃部通常由同种钛合金板材经激光切割制得。但高韧钛合金材料硬度较低，采用高韧钛合金板材制备的刀具其刀刃部硬度较低、耐磨性较差，不能有效满足使用需求；采用高硬度、高耐磨的钛合金板材制备的刀具，可满足使用需求，但是制作成本较高。本发明提供一种钛合金刀具，具备高硬度、高耐磨和高韧性的性能，即满足使用需求，又具有轻量化和成本低的特性。
38.下面结合图1描述本发明的钛合金刀具。
39.如图1所示，本发明提供的钛合金刀具，包括：刀身1，刀身1的材质为第一钛合金材质；刀刃2，固接于刀身1的一端，刀刃2的材质为第二钛合金材质。
40.具体地，钛合金刀具包括刀身1和刀刃2，刀身1的形状和刀刃2的形状为通用刀具的形状，刀身1和刀刃2的形状不做具体限制。刀身1和刀刃2采用不同的钛合金材料制备，定义刀身1的材质为第一钛合金材质，刀刃2的材质为第二钛合金材质。刀身1的材质使得刀身1具有高韧性且轻量化的特性，刀刃2的材质使得刀刃2具有高硬度和高耐磨的特性。
41.刀身1和刀刃2均采用钛合金材料制备，钛合金材料具有密度低、无毒无磁的特性，并且具有良好的耐腐蚀性，是制备刀具的优质材料。刀身1的材质可以为tc4钛合金，tc4钛合金的成分为ti-6al-4v，tc4钛合金具有密度低、韧性、可焊接性和耐蚀性均较佳的特性。刀刃2的材质可以为t2555钛合金，t2555钛合金中含有适量的铝、钒、铬、钼、铁等元素，例如t2555钛合金中含有5～5.5wt％的铝、4.7～5wt％的钒、3～3.5wt％的铬、4.8～5wt％的钼、0.9～1.2wt％的铁，余量为钛及其它微量元素，t2555钛合金具有高硬度、高耐磨和耐腐蚀等特性。
42.通过激光焊接技术组焊两种钛合金材料，由两种钛合金材料制备的钛合金刀具，具有高韧性、高硬度、高耐磨、耐腐蚀及轻量化等性能，即满足使用需求，同时制作成本低，此外轻量化也提升了用户的舒适性。刀刃2经水磨后具有高锋利性和持久性。
43.在本发明实施例中，钛合金刀具由两种钛合金材料制备，刀身1由密度低和韧性佳的钛合金材料制备，刀刃2由高硬度和高耐磨的钛合金材料制备，两种钛合金材料组焊的钛合金刀具，具备高硬度、高耐磨、高锋利性和良好持久性的性能，满足使用需求，此外轻量化即降低了制作成本，也提升了用户使用的舒适性。
44.在可选的实施例中，刀身1包括本体部11以及与本体部11一体成型的手柄部12。
45.具体地，刀身1包括本体部11和手柄部12，本体部11和手柄部12一体成型，便于制作，本体部11和手柄部12可以通过在tc4钛合金板材上经激光切割制得。手柄部12的形状不做具体限制，便于使用者抓握即可。
46.在可选的实施例中，钛合金刀具还包括握持部；握持部套设于手柄部12的外侧，握持部的材质为木材质、塑料材质或金属材质。
47.具体地，握持部套设于手柄部12的外侧，握持部可以通过螺接方式或者粘接方式等与手柄部12连接。握持部可以选用木材、塑料材质或金属材质等制作。木材可以为梨木、枣木、核桃木、枫木或者苹果木等。金属可以为铝、铝合金、钛、钛合金或不锈钢等，塑料可以
为abs材料等，abs材料为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料。
48.握持部的材质根据使用需求进行选择，握持部用于改善抓握力，此外满足轻量、耐腐蚀等性能即可。
49.如图3所示，本发明提供的钛合金刀具的制备方法包括：
50.步骤101：将预处理后的刀身1和刀刃2放置于焊接室4，且组对刀身1和刀刃2，以使刀身1待焊接的端面和刀刃2待焊接的端面相贴合；
51.步骤102：基于刀身1和刀刃2的对接处确定待焊接区域，设置焊接参数；
52.步骤103：控制激光头31沿待焊接区域的延伸方向进行直线运动，且相对待焊接区域的中心面进行往复摆动，以焊接待焊接区域。
53.具体地，选取两种钛合金板材，例如选取tc4钛合金板材和t2555钛合金板材，采用激光切割设备在tc4钛合金板材上切割出预设形状的刀身1，采用激光切割设备在t2555钛合金板材上切割出预设形状的刀刃2。
54.tc4钛合金板材的厚度可以为2～3mm，t2555钛合金板材的厚度可以为2～3mm，例如选用2.5mm厚的tc4钛合金板材切割出刀身1，选用2.5mm厚的t2555钛合金板材切割出刀刃2。
55.通过检测设备检测刀身1的平整度和刀刃2的平整度，刀身1的不平整度大于预设不平整度的情况下，需对刀身1进行热矫平处理；刀刃2的不平整度大于预设不平整度的情况下，需对刀刃2进行热矫平处理。确保刀身1的不平整度小于等于0.3％，刀刃2的不平整度小于等于0.3％。热矫平工艺为在目标温度下保温目标时长即可，例如将刀身1或刀刃2在650℃高温下保温4小时，以达到矫平的目的。
56.通过检测和热矫平处理，确保刀身1和刀刃2的不平整度均小于等于0.3％的情况下，选用丙酮等试剂对刀身1和刀刃2进行清洗，以有效去除刀身1和刀刃2表面附着的油污、氧化皮等杂质。
57.将预处理后的刀身1和刀刃2放置于焊接室4内，焊接室4内为密封环境，焊接过程中，向焊接室4内通入保护气体，可以避免熔池区域的钛合金元素发生氧化。
58.可以理解的是焊接室4内具有工装，工装用于放置和固定刀身1和刀刃2。定义刀身1待焊接的端面为第一端面，刀刃2待焊接的端面为第二端面，将刀身1和刀刃2组对后，第一端面和第二端面相贴合。刀身1和刀刃2均较薄，无需开设坡口，根据刀身1和刀刃2的对接处确定待焊接区域。
59.激光焊接具有能量密度高、焊接效率快、热输入小、焊接变形小等优点，但传统的激光焊冷却速度快、容易产生凝固裂纹、气孔等缺陷。本发明通过激光摆动焊接方式对刀身1和刀刃2进行焊接，激光摆动焊接可提高熔池存留时间，使熔池内部气孔有足够长时间逃逸出来，从而有利于减小或避免焊缝内部气孔、裂纹等缺陷，保障焊缝具有良好的强度。
60.图2是钛合金刀具的焊接示意图，焊接设备3包括驱动部件和激光头31，驱动部件包括第一驱动机构和第二驱动机构，第一驱动机构的驱动端与第二驱动机构连接，第二驱动机构的驱动端与激光头31连接。第一驱动机构为直线驱动机构，第一驱动机构用于驱动第二驱动机构和激光头31沿待焊接区域的延伸方向作直线运动。第二驱动机构可以为曲柄摇杆机构、双曲柄机构或双摇杆机构等能够进行往复摆动的摆动机构，第二驱动机构用于驱动激光头31在待焊接区域的中心面的两侧作往复摆动。可以理解的是焊接设备3的主体
部分位于焊接室4的外部，激光头31位于焊接室4内。
61.设置焊接参数，焊接参数包括激光焦点行程、移动速度、摆动幅度、摆动频率、激光功率和出光时间等，在焊接设备3的触摸屏或者控制面板32上输入焊接参数。调整激光头31位于待焊接区域的上方，且调整激光头31与待焊接区域的间距适宜。
62.焊接过程中，驱动部件驱动激光头31沿待焊接区域的延伸方向作直线运动，同时驱动激光头31相对于待焊接区域的中心面进行往复摆动，以对待焊接区域进行摆动焊接。高能量激光束照射至待焊接区域，刀身1和刀刃2对接区域的钛合金基材熔化之后快速冷却，形成焊缝，焊缝的宽度为2～3mm。焊接完成后，驱动部件驱动激光头31回到初始位置。
63.通过激光摆动焊接方式对待焊接区域进行焊接，焊接过程中，刀身1和刀刃2对接处的钛合金基材充分熔融，激光头31的摆动，减缓了熔池凝固时间，使得熔池中的气泡能够充分逸出，有效降低或避免气孔的出现，保障焊缝处具有良好的韧性，提升焊缝接头质量。
64.在本发明实施例中，通过激光摆动焊接方式对两种钛合金材质的刀身1和刀刃2进行焊接，有效提升焊缝质量，制备的钛合金刀具具备高硬度、高耐磨、高锋利性和良好持久性，满足使用需求，此外轻量化即降低了制作成本，也提升了用户使用的舒适性。
65.在可选的实施例中，焊接参数包括移动速度、摆动幅度和摆动频率；
66.移动速度为0.5～1.5m/min；
67.摆动幅度为0.5～1.5mm；
68.摆动频率为1～3hz。
69.具体地，移动速度、摆动幅度和摆动频率根据刀身1和刀刃2的厚度等参数进行选择。例如移动速度为1m/min，摆动幅度为1mm，摆动频率为3hz。
70.进一步地，焊接过程中对焊接头的出光与关光等待时长进行设置，例如等待时长的范围为0.5～1.5s，等待时长可以设置为1s。
71.通过对焊接的工艺参数进行选择，有效避免焊接裂纹及气孔等焊接缺陷，保障焊缝处具有良好的韧性，有效提升了焊缝质量，进而有利于提升钛合金刀具的机械性能。
72.在可选的实施例中，焊接参数还包括激光功率，激光功率为700～900w。
73.刀身1和刀刃2均较薄，因此激光功率需严格控制，激光功率过大，容易焊穿；激光功率过小，对接处的刀身1的待焊接部和刀刃2的待焊接部的两种钛合金基材未能充分熔融，会影响焊缝质量。激光功率过大和激光功率过小均会对焊缝质量造成影响，本发明的激光功率的范围为700～900w，激光功率可以为800w。
74.在可选的实施例中，将预处理后的刀身1和刀刃2放置于焊接室4之前还包括：
75.切割预设形状的刀身1和预设形状的刀刃2；
76.检测刀身1的平整度和刀刃2的平整度。
77.具体地，选取厚度相同但成分不同的两种钛合金板材，例如选取2.5mm厚的tc4钛合金板材，可以通过剪板机裁剪、激光等离子切割机采用激光切割或者水切割机采用水刀切割等方式切割出预设形状的刀身1。选取2.5mm厚的t2555钛合金板材，可以通过剪板机裁剪、激光等离子切割机采用激光切割或者水切割机采用水刀切割等方式切割出预设形状的刀刃2。
78.通过检测设备检测刀身1的平整度和刀刃2的平整度，刀身1的不平整度大于预设不平整度的情况下，需对刀身1进行热矫平处理；刀刃2的不平整度大于预设不平整度的情
况下，需对刀刃2进行热矫平处理。确保刀身1的不平整度小于等于0.3％，刀刃2的不平整度小于等于0.3％。热矫平工艺为在目标温度下保温目标时长即可，例如将刀身1或刀刃2在650℃高温下保温4小时，以达到矫平的目的。
79.切割出刀身1和刀刃2后，采用平整度检测设备检测刀身1和刀刃2的平整度。激光焊焊接表面的清洁度和平整度对焊缝质量有重要影响，在组对前，需对刀身1和刀刃2的平整度进行检测。不平整度不符合要求，可以通过热矫平处理方式对刀身1和刀刃2的平整度进行矫平，尤其需要对刀身1的第一端面的平整度和刀刃2的第二端面的平整度进行控制。
80.检测出刀身1的不平整度小于等于0.3％，且刀刃2的不平整度小于等于0.3％后，选用丙酮等试剂对刀身1和刀刃2进行清洗，可以通过超声波方式进行清洗，有效去除刀身1和刀刃2表面附着的油污、氧化皮等杂质。清理后的刀身1和刀刃2需及时放入焊接室4，清理后距离放入焊接室4的时长控制在目标时长内，例如清理后控制在5分钟内将刀身1和刀刃2放入焊接室4。
81.在可选的实施例中，控制激光头31沿待焊接区域的延伸方向进行直线运动，且相对待焊接区域的中心面进行往复摆动，以焊接待焊接区域的过程中，向焊接室4通入保护气体。
82.具体地，将预处理后的刀身1和刀刃2放置于焊接室4内的工作台上，将刀身1和刀刃2进行组对和固定，刀身1具有相对的顶面和底面，刀刃2具有相对的顶面和底面，刀身1的顶面和刀刃2的顶面均与激光头31相对，刀身1的第一端面和刀刃2的第二端面相贴合。
83.焊接准备工作完成后，向焊接室4通入保护气体，保护气体为氩气。焊接过程中向焊接室4内持续充入氩气，使得焊接室4中氧气含量低于80ppm。氩气保护可隔绝空气中氧气、氮气、氢气等对熔池产生的不良影响，避免钛合金基材发生氧化，保障焊接接头强度。
84.在可选的实施例中，控制激光头31沿待焊接区域的延伸方向进行直线运动，且相对待焊接区域的中心面进行往复摆动，以焊接待焊接区域之后还包括：打磨焊接后的钛合金刀具。
85.具体地，焊接完成后，检测焊缝位置温度，待焊缝温度低于目标温度，例如焊缝温度低于50摄氏度，取下钛合金刀具，激光头31回到初始位置，关闭焊接设备3。
86.使用水磨设备对钛合金刀具进行水磨，水磨后焊缝的宽度为0.2～0.3mm，焊缝处无肉眼可见气孔及缺陷，焊缝组织致密，表明两种钛合金材料具有良好的可焊接性。通过激光摆动焊接及单面焊接方式制备的钛合金刀具，有效避免焊缝出现气孔、裂纹等缺陷。
87.进一步地，对制备的钛合金刀具进行硬度测试，可以通过硬度测试仪对刀身1区域和刀刃2区域的硬度进行检测。由测试结果可知，刀身1处材料的洛氏硬度范围为36.9～37.5，刀刃2处材料的洛氏硬度为51.8～52.6，刀刃2硬度比刀身1硬度提升了40.3％。
88.进一步地，对制备的钛合金刀具的刃口进行开刃测试，刀刃2的初始锋利度达到90厘米以上，持久锋利度达到300厘米以上。制备的钛合金刀具，刀刃2具有高硬度、高耐磨、良好锋利性与持久性，同时钛合金刀具整体具有良好韧性。
89.以下以一个具体实施例对钛合金刀具的制备过程进行说明。
90.采用激光切割设备在2.5mm厚的tc4钛合金板材上切割出预设形状的刀身1，采用激光切割设备在2.5mm厚的t2555钛合金板材上切割出预设形状的刀刃2。通过检测设备对刀身1和刀刃2进行不平整检测，不平整度不满足要求，通过热矫平处理方式进行矫平，确保
待焊接的刀身1的不平整度小于等于0.3％，待焊接的刀刃2的不平整度小于等于0.3％。之后采用丙酮试剂对刀身1和刀刃2进行清洗，有效去除刀身1和刀刃2表面附着的油污、氧化皮等杂质。
91.将预处理后的刀身1和刀刃2放置于焊接室4内的工作台上，将刀身1和刀刃2进行组对和固定，刀身1具有相对的顶面和底面，刀刃2具有相对的顶面和底面，刀身1的顶面和刀刃2的顶面均与激光头31相对，刀身1的第一端面和刀刃2的第二端面相贴合。
92.向焊接室4通入保护气体，保护气体为氩气，使得焊接室4中氧气含量低于80ppm，焊接过程中也持续向焊接室4内充入氩气。
93.设置焊接参数，设置移动速度为1m/min，摆动幅度为1mm，摆动频率为3hz，激光功率为800w，基于刀身1和刀刃2的对接处确定待焊接区域，设置焊接路径，之后启动焊接设备3。
94.焊接过程中，驱动部件驱动激光头31沿待焊接区域的延伸方向作直线运动，同时驱动激光头31相对于待焊接区域的中心面进行往复摆动，以对待焊接区域进行摆动焊接，焊接方式采用单面熔透焊接。焊接完成后，驱动部件驱动激光头31回到初始位置，关闭焊接设备3。
95.检测焊缝位置温度，待焊缝温度低于目标温度，例如焊缝温度低于50摄氏度，取下钛合金刀具，使用水磨设备对钛合金刀具进行水磨。
96.通过上述方法制备的钛合金刀具，刀身1由密度低和韧性佳的钛合金材料制备，刀刃2由高硬度和高耐磨的钛合金材料制备，两种钛合金材料组焊的钛合金刀具，具备高硬度、高耐磨、高锋利性和良好持久性，满足使用需求，此外轻量化即降低了制作成本，也提升了用户使用的舒适性。
97.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。