CN106435270B - 激光3d打印用tc21钛合金粉末及制备和使用方法 - Google Patents

激光3d打印用tc21钛合金粉末及制备和使用方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106435270B
CN106435270B CN201611023629.3A CN201611023629A CN106435270B CN 106435270 B CN106435270 B CN 106435270B CN 201611023629 A CN201611023629 A CN 201611023629A CN 106435270 B CN106435270 B CN 106435270B
Authority
CN
China
Prior art keywords
printing
laser
powder
titanium alloy
alloy powders
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201611023629.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106435270A (zh
Inventor
陈岁元
王栋
刘常升
郭快快
魏明炜
梁京
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northeastern University China
Original Assignee
Northeastern University China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northeastern University China filed Critical Northeastern University China
Priority to CN201611023629.3A priority Critical patent/CN106435270B/zh
Publication of CN106435270A publication Critical patent/CN106435270A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106435270B publication Critical patent/CN106435270B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/30—Process control
    • B22F10/32—Process control of the atmosphere, e.g. composition or pressure in a building chamber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C14/00—Alloys based on titanium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/05—Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/06—Metallic powder characterised by the shape of the particles
    • B22F1/065—Spherical particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/30—Process control
    • B22F10/34—Process control of powder characteristics, e.g. density, oxidation or flowability
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/06—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
    • B22F9/08—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying
    • B22F9/082—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20—Direct sintering or melting
    • B22F10/28—Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/50—Treatment of workpieces or articles during build-up, e.g. treatments applied to fused layers during build-up
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/50—Means for feeding of material, e.g. heads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/06—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
    • B22F9/08—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying
    • B22F9/082—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid
    • B22F2009/0848—Melting process before atomisation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/06—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
    • B22F9/08—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying
    • B22F9/082—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid
    • B22F2009/0896—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid particle transport, separation: process and apparatus
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Abstract

激光3D打印用TC21钛合金粉末及制备和使用方法，粉末成分按质量百分比：Al：5.5～6.7％，Sn：1.7～2.4％，Zr：1.7～2.4％，Mo：2.4～3.1％，Cr：1.0～1.8％，Nb：1.8～2.2％，Fe：0.004～0.18％，C：0.004～0.01％，N：0.002～0.009％，H：0.003～0.01％，O：0.08～0.1％，余量为Ti；制备方法：TC21钛合金加工成电极后，在熔炼室自转与下降，钛棒的尖端呈亮白色时，使气体作用于钛棒锥形尖端，钛合金液滴通过喷嘴带入雾化室，冷却后成合金粉末并收集；使用方法：粒径54～180μm的合金粉末与基体预处理后，采用激光3D打印机打印出了具有良好强韧性性能的沉积态TC21钛合金，抗拉强度1100～1150Mpa，屈服强度1010～1030Mpa，延伸率7～8％。

Description

激光3D打印用TC21钛合金粉末及制备和使用方法
技术领域
本发明属于用于激光3D打印的高活性金属粉末制备技术领域，具体涉及一种激光3D打印用球型TC21钛合金粉末及制备和使用方法。
技术背景
钛及钛合金具有密度低、比强度高、耐蚀性好等优良性能，被广泛应用于航空航天等领域。在过去几十年中，航空用钛合金的合金化理论、综合强韧化技术和热处理工艺均得到了很大发展。随着科学技术的进步，飞行器的性能要求，先进的钛合金材料逐步向具有高断裂韧性和低裂纹扩展速率的损伤容限型钛合金方向发展。国外发达国家已成功地将中强度的Ti-6Al-4V和高强度Ti-62222S应用在美国F-22，F35，和C-17飞机上，大大提高了飞机的使用寿命和战斗力。为了紧跟世界研发损伤容限型钛合金的潮流，“十五”期间，我国启动了高强、高韧、高损伤容限型钛合金的研究计划，西北有色金属研究院、西北工业大学等单位成立了联合课题组，成功研制了名义成分为Ti-6Al-2Zr-2Sn-3Mo-1Cr-2Nb-0.1Si的α+β两相钛合金TC21合金，该合金强度高达1100MPa、KIC达70～90MPa·m1/2、并具有较低的裂纹扩展速率，与美国Ti-62222S相当。TC21合金因其良好的强度、塑性、断裂韧性以及裂纹扩展速率的良好匹配，广泛应用于航空航天的结构件。
激光3D打印快速成形技术是利用CAD生成的三维实体模型，通过分层软件分层，每个薄层断面的二维数据用于驱动控制激光光束，扫射液体，粉末或薄片材料，加工出要求形状的薄层，逐层累积形成实体模型。利用3D激光打印技术成型钛合金，较锻造、铸造等制备方法，它周期短、柔性高、无需专用工装、近净成型、材料种类与零件复杂程度几乎不受限制，由于采用叠加技术，相较于传统制备方法它节约了90％十分昂贵的原材料，能有效降低生产成本，因此成为钛及钛合金零部件制造的重要途径。TC21作为一种新型的两相钛合金，集高强、高韧、损伤容限于一身，是我国航空航天结构件的重要选材之一。TC21除具有钛合金本身的不易热成形、较难机加工及成本较高外，其高强度增加了成形的难度。采用精密铸造、精密塑性成形、粉末冶金等传统方法成形TC21时，存在周期较长、对设备要求高、柔性化较差等特征。采用激光3D打印技术，快速成型TC21钛合金，成形件组织细小、性能与锻件相当、具有短周期、高柔性等特点。因此，采用激光3D打印快速成型TC21势在必行。
3D激光打印用钛粉的性能是决定钛及钛合金粉末产品的关键因素。3D激光打印用金属粉末是指：尺寸小于1mm的金属颗粒群，包括单一金属粉末、合金粉末以及具有金属性质的某些难熔化合物粉末。3D激光打印用金属粉末除具备粉末粒径细小、粒度分布较窄、球形度高和良好的可塑性外，还必须具备流动性好和松装密度高等要求。由于国内对此方面研究较少，故激光3D打印用金属粉末，大多依靠从国外进口，高性能钛合金粉末已被国外垄断。因此，在国内研究高性能激光3D打印用粉末迫在眉睫。研究具有自主产权的粉末，从粉末的粒径分布、球形度、空心球率、化学成分、松装密度、流动性、含氧量及其激光3D打印后试样的组织结构、物相组织、力学性能等方面入手，对所生产的粉末进行成形性研究，使其满足国家标准，满足汽车、轮船、航空器等高端设备的打印需求。这将为我国高端汽车、轮船和航空航天事业的快速发展，奠定坚实的基础。
发明内容
针对现有的钛合金粉末的真空感应熔炼气雾化制备及其相应的打印技术所存在的问题，结合激光3D打印钛合金粉末需要高球形度、低空心球率、适合的粒径分布以及良好的松装密度和流动性等性能要求，以及其成型后试样的组织结构、物相组织、力学性能的研究，本发明提供用于激光3D打印的球形TC21钛合金粉末的制备及其打印技术。
本发明的激光3D打印用TC21钛合金粉末，成分按质量百分比为：Al：5.5～6.7％，Sn：1.7～2.4％，Zr：1.7～2.4％，Mo：2.4～3.1％，Cr：1.0～1.8％，Nb：1.8～2.2％，Fe：0.004～0.18％，C：0.004～0.01％，N：0.002～0.009％，H：0.003～0.01％，O：0.08～0.1％，余量为Ti。
本发明的激光3D打印用TC21钛合金粉末，其颗粒为球形，粉末颗粒的粒径为1～180μm，其含氧量0.08～0.10％，松装密度为2.6～2.8/cm3，空心球率小于等于3％。
所述粉末颗粒的粒径为54～180μm的激光3D打印用TC21钛合金粉末，其流动性为20.08～25.20s/50g。
所述的激光3D打印用TC21钛合金粉末，球形度好、表面附着的卫星颗粒少、球体表面光洁均匀；粉末表面由等轴状的原始β晶粒构成，二次枝晶沿着晶界向晶粒内部发展；用于激光3D打印的球形TC21钛合金粉末的物相主要是由α’相和β相构成，还存在一些金属化合物，AlTi3，Zr3Al，Ti2AlNb等。
本发明的激光3D打印用TC21钛合金粉末的制备方法为：将TC21钛合金铸造成圆柱体棒，钛棒的一端加工一个环状卡槽，另一端加工成圆锥形尖端；在整个制备过程中，钛棒作为电极置于惰性气体环境中，电极钛棒的圆锥形尖端对准电极感应熔炼室的感应线圈圆心，且圆锥形尖端距离喷嘴5～7cm；用电脑控制熔炼室上端的电机使电极钛棒自转与下降，同时为感应线圈通电，当电极钛棒的尖端呈亮白色时，加大感应线圈的电源功率，打开雾化室的雾化气阀，使熔炼室的气压大于雾化室气压，高纯度氩气作用于电极钛棒的锥形尖端，把熔融的钛合金液滴通过喷嘴带入雾化室；熔融的TC21钛合金液滴在雾化室中被惰性气体喷吹破碎，冷却后形成TC21钛合金粉末，再采用粉末收集装置进行收集并保存。具体包括以下步骤：
步骤1，预处理：
(1)将TC21钛合金铸造成圆柱体棒，作为电极钛棒，再将电极钛棒的一端加工出一个环形卡槽，电极钛棒的另一端加工成40～50度圆锥，电极棒表面粗糙度为Ra12.5～Ra15.0；
(2)将电极钛棒用酒精清洗干净，电极钛棒通过连接杆与熔炼室上端的电机相连接，用电脑控制电机系统，使电极钛棒的圆锥形尖端对准应电极感应熔炼室的感应线圈圆心以及熔炼室雾化喷嘴中心，使三者同心，电极钛棒的圆锥形顶端距离熔炼室喷嘴上沿5～7cm；
步骤2，抽取真空后充入保护气：
将熔炼室、雾化室以及粉末收集系统抽真空至5.0×10-3pa以下，充入氩气；
步骤3，电极感应熔炼与气雾化：
调整电极钛棒下降速度为0μm/s，旋转速度为1200～2400°/min，同时为感应线圈通电，使感应熔炼功率达到45～55KW，当电极钛棒尖端呈白亮色时，电极钛棒将要熔化，此时调整电极钛棒的下降速度为500～900μm/s；旋转速度保持1200～2400°/min不变；同时增大感应线圈的电源功率至60～90KW，打开气雾化室的雾化阀门，调整熔炼室的气压至0.03～0.05Mpa，雾化室气压为0.01～0.03Mpa，始终保持熔炼室气压大于雾化室气压0.02Mpa；惰性气体作用于电极钛棒的锥形尖端，把熔融的钛合金液滴从熔炼室通过喷嘴带入气雾化室；熔融的TC21钛合金液滴在雾化室中被惰性气体喷吹破碎，冷却后形成TC21钛合金粉末，落入粉末收集装置；
步骤4，合金粉末收集与筛分：
(1)采用二级粉末收集装置，对所制备的TC21钛合金粉末进行收集；
(2)对收集的TC21钛合金粉末分级筛分后，分别放入真空手套箱真空保存。
上述的激光3D打印用TC21钛合金粉末的制备方法中：
所述步骤1(1)中，圆柱形电极钛棒的底面圆直径为50mm，长度为1000mm；在电极钛棒的一端加工一个宽为8mm深为4mm的环形卡槽，此卡槽距离钛棒端口6mm。用于电极棒的装卡；步骤1(2)中，将钛合金电极棒清洗干净的方法为：用1000～2000号的金相砂纸将TC21电极钛棒表面氧化物和杂质去除，然后分别用石油醚和酒精清洗TC21电极钛棒表面，去除TC21电极钛棒表面油污。
所述的步骤2中，利用三级泵抽系统，即机械泵、罗茨泵、扩散泵，对熔炼室、雾化室以及粉末收集系统抽真空；具体抽真空的方法为：采用机械泵和罗茨泵对整个装置等预抽真空，真空度为1×10-1～1×101Pa，关闭气体管道；再采用扩散泵对整个装置抽真空，真空度达5×10-3Pa以下。
所述的步骤3中，电极的升降与旋转，是通过电脑控制熔炼室上方的两个电机来实现的。
所述的步骤4(2)中，采用振动筛机为VBP-200型拍击式标准振动筛机对所收集的TC21钛合金粉末进行分级筛分，筛分出粒径为1～54μm的TC21钛合金粉末和粒径为54～180μm的TC21钛合金粉末；其中粒径为1～54μm的TC21钛合金粉末为铺粉法的激光选择性烧结3D打印技术用TC21钛合金粉末，粒径为54～180μm的TC21钛合金粉末为送粉法激光直接沉积3D打印技术用TC21钛合金粉末；真空保存的方法为：将对TC21钛合金粉末，装入真空袋，放置入真空手套箱保存，抽真空保存，每次开箱使用前，充入氩气至0.01～0.05MPa，封装真空袋后取出。
本发明的激光3D打印用TC21钛合金粉末的使用方法，包括如下步骤：
步骤一，粉末与基体材料的预处理，(a)和(b)无先后顺序：
(a)将54～180μm的激光3D打印用TC21钛合金粉末，烘干后放入送粉器待用；
(b)基板材料为TC21锻件基材，将基板打磨、清洗后放入真空手套操作箱待用；
步骤二，激光3D打印：
在充满惰性气体的真空手套操作箱中，采用激光3D打印机打印，通过电脑设置打印物体的形状及打印路径，在基板上进行3D打印，制备出沉积态TC21钛合金；其中，打印机的工艺参数为：保护气流量5～7L/min，送粉气流量3～5L/min，送粉速度5.5～7r/min，电流152～156A，频率45～55HZ，脉宽1～1.2ms，Z偏移即ΔZ＝0.35～0.45。
上述的激光3D打印用TC21钛合金粉末的使用方法中：
所述的步骤一中，激光3D打印机为700WYAG激光3D打印机。
所述的步骤一中，烘干采用干燥箱。
所述的步骤一中，先用砂轮对TC21锻件基材表面进行除锈，使其表面光亮洁净，再用100～1000号砂纸对其进行表面处理，丙酮祛油污，最后用酒精冲洗干净，吹干备用。
所述的步骤二中，惰性气体为氩气。
所述的步骤二中，打印路径为单层平行往复扫描，双层仍为往复扫描，扫描方向垂直于单层。
所述的步骤二中，真空手套操作箱的水含量≤0.1ppm，氧含量≤0.1ppm。
所述的步骤二中，沉积态TC21钛合金组织，是沿沉积高度方向生长贯穿多层熔覆层的β柱状晶。
所述的步骤二中，沉积态TC21钛合金，分为明区、过渡区和暗区三个区域，明区为α’马氏体针，暗区为网篮组织。明区的沉积态TC21钛合金硬度为530～541HV，暗区的沉积态TC21钛合金硬度为460～470HV；所述沉积态TC21钛合金抗拉强度为1100～1150Mpa，屈服强度为1010～1030Mpa，延伸率为7～8％。
所述的步骤二中，沉积态TC21钛合金，室温拉伸断裂的断口包含大量韧窝，呈韧性断裂。
本发明原理：基于激光3D打印用钛合金粉末的实际要求，对利用旋转电极真空熔炼气雾化法制备的TC21钛合金粉末的成分、球形度、形貌、组织、流动性、粒径分布、空心球率，物相进行分析。不断调整工艺参数，最后制备出具有高球形度、低空心球率、成分均匀、含氧量低、流动性好的TC21钛合金粉末。最后将所制备的54～180μm的TC21钛合金粉末粉末用于激光3D打印，通过对700WYAG激光打印机的、送粉保护气流量，送粉气流量，送粉速度，电流，频率，脉宽，Z偏移进行调节，选出合适的工艺参数，从而使粉末在该工艺参数下充分在熔化、冷却、凝固、堆积成型具有良好的成形性。
本发明的激光3D打印用球型TC21钛合金粉末及制备方法和使用方法，与现有技术相比，有益效果为：
(1)本发明制备的TC21合金粉末球形度高、表面光滑流动性好、空心球缺陷率低、组织均匀；
(2)本发明制备TC21合金粉末具有低的含氧量，强韧性匹配，粒径分布范围能够满足不同激光3D打印方法需求；
(3)本发明方法制备的TC21合金粉末具有良好的激光3D打印性能，在航空零件的激光3D打印制造领域具有良好的应用前景。
附图说明
图1本发明实施例1制备的激光3D打印用球型TC21钛合金粉末的独立粒径分布图；
图2本发明实施例1制备的激光3D打印用球型TC21钛合金粉末的累积质量分布图；
图3本发明实施例1制备的激光3D打印用球型TC21钛合金粉末不同放大倍数的SEM形貌照片；
图4本发明实施例1制备的激光3D打印用球型TC21钛合金粉末不同放大倍数的金相图片；
图5本发明实施例1制备的激光3D打印用球型TC21钛合金粉末的XRD图；
图6本发明实施例1的激光3D打印用球型TC21钛合金粉末制备的沉积态TC21钛合金成形试样金相照片。
图7本发明实施例1的激光3D打印用球型TC21钛合金粉末制备的沉积态TC21钛合金成形试样SEM照片。
图8本发明实施例1的激光3D打印用球型TC21钛合金粉末制备的沉积态TC21钛合金成形试样XRD照片。
图9本发明实施例1的激光3D打印用球型TC21钛合金粉末制备的沉积态TC21钛合金成形试样硬度分析。
图10本发明实施例1的激光3D打印用球型TC21钛合金粉末制备的沉积态TC21钛合金成形试样拉伸曲线图与断口照片。
图11本发明实施例2制备的激光3D打印用球型TC21钛合金粉末的独立粒径分布图；
图12本发明实施例2制备的激光3D打印用球型TC21钛合金粉末的累积质量分布图；
图13本发明实施例2制备的激光3D打印用球型TC21钛合金粉末不同放大倍数的SEM形貌照片；
图14本发明实施例2制备的激光3D打印用球型TC21钛合金粉末不同放大倍数的金相图片；
图15本发明实施例2制备的激光3D打印用球型TC21钛合金粉末的XRD图；
图16本发明实施例2的激光3D打印用球型TC21钛合金粉末制备的沉积态TC21钛合金成形试样金相照片。
图17本发明实施例2的激光3D打印用球型TC21钛合金粉末制备的沉积态TC21钛合金成形试样SEM照片。
图18本发明实施例2的激光3D打印用球型TC21钛合金粉末制备的沉积态TC21钛合金成形试样XRD照片。
图19本发明实施例2的激光3D打印用球型TC21钛合金粉末制备的沉积态TC21钛合金成形试样硬度分析。
图20本发明实施例2的激光3D打印用球型TC21钛合金粉末制备的沉积态TC21钛合金成形试样拉伸曲线图与断口照片。
图21本发明实施例3制备的激光3D打印用球型TC21钛合金粉末的独立粒径分布图；
图22本发明实施例3制备的激光3D打印用球型TC21钛合金粉末的累积质量分布图；
图23本发明实施例3制备的激光3D打印用球型TC21钛合金粉末不同放大倍数的SEM形貌照片；
图24本发明实施例3制备的激光3D打印用球型TC21钛合金粉末不同放大倍数的金相图片；
图25本发明实施例3制备的激光3D打印用球型TC21钛合金粉末的XRD图；
图26本发明实施例3的激光3D打印用球型TC21钛合金粉末制备的沉积态TC21钛合金成形试样金相照片。
图27本发明实施例3的激光3D打印用球型TC21钛合金粉末制备的沉积态TC21钛合金成形试样SEM照片。
图28本发明实施例3的激光3D打印用球型TC21钛合金粉末制备的沉积态TC21钛合金成形试样XRD照片。
图29本发明实施例3的激光3D打印用球型TC21钛合金粉末制备的沉积态TC21钛合金成形试样硬度分析。
图30本发明实施例3的激光3D打印用球型TC21钛合金粉末制备的沉积态TC21钛合金成形试样拉伸曲线图与断口照片。
具体实施例方式
以下实施例均采用SL-1GY-700D型YAG激光3D打印机。
以下实施例制备的TC21合金粉末的性能检测手段为：
采用OLYMPUS-GX71型倒置式光学显微镜(OM)观察粉末空心球率以及成型试样的金相组织；
采用Shimadzu-SSX-550扫描电子显微镜(SEM)观察粉末表面形貌和球形度以及成型试样的微观组织；
采用日本SmartLab-9000型X射线衍射仪(XRD)进行物相分析；
依据国家标准GB/T14265-1993，使用TCH-600氮氧氢分析仪测定了TC21钛合金粉末的O含量；
依据国家标准GB/T1482-2010，采用HYL-102型霍尔流速计测量钛合金松装密度比和流动性。
采用WILSON-WORPER-450SVD维氏硬度计，对成形试样的硬度进行测量。
采用美国INSTRON5969电子万能材料试验机对成形试样进行拉伸试验。
实施例1
一种激光3D打印用TC21钛合金粉末，成分按质量百分比为：Al：5.8％，Sn：1.9％，Zr：1.8％，Mo：2.5％，Cr：1.2％，Nb：1.9％，Fe：0.005％，C：0.006％，N：0.009％，H：0.003％，O：0.1％，余量为Ti。
上述的激光3D打印用TC21钛合金粉末的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤1，预处理：
(1)将原料TC21钛合金制成圆柱体作为电极钛棒，圆柱体底面圆的直径为50mm，长度为1000mm；再将电极钛棒的一端加工成40度圆锥形尖端，表面粗糙度为Ra12.5，电极钛棒的另一端，加工一个宽为8mm深为4mm的环形卡槽，距离钛棒端口6mm；
(2)将电极钛棒清洗干净，安装在真空感应熔炼室内的电极控制系统上，具体操作为：
用1000、1200、1500、2000号金相砂纸将TC21电极钛棒表面氧化物和杂质去除，分别用石油醚和酒精清洗TC21电极钛棒表面，去除TC21电极钛棒表面油污；
利用旋转和升降电机，将挂料杆上升到熔炼炉上方端口，将清洗好的TC21电极钛棒固定到挂料杆上，使电极钛棒的圆锥形尖端竖直向下，对准感应线圈的中心位置，保证感应熔炼时，电极钛棒能在旋转切割磁感线的过程中均匀感应加热，电极钛棒的圆锥形顶端距离雾化室的喷嘴6cm，保证电极钛棒尖端、感应线圈中心，雾化喷嘴中心三者同轴，确保感应熔化的TC21钛合金液滴能从电极钛棒中心通过雾化喷嘴的中心落入雾化室；
步骤2，抽取真空后充入保护气：
开启控制电源，分别开启机械泵、罗茨泵、扩散泵与炉体的水冷循环，依次打开预抽阀和机械泵，当炉体室内真空度为负压时，打开真空度计，打开气阀管道，直至真空度为2.5×103Pa以下时，开启罗茨泵直至炉体真空度为2.0×101Pa时，关闭气阀管道，打开前级阀和扩散泵，当扩散泵油温达到220℃以上时，关闭预抽阀开启主抽阀抽取高真空，使真空度到达预定实验真空度5.0×10-3Pa时，关闭真空度计；然后给感应熔炼室、雾化室、粉末收集装置充入高纯氩气；
步骤3，电极感应熔炼：
打开电极旋转开关，通过电脑设置电极钛棒的旋转速度为1600°/min；接通线圈水冷循环系统电源，对系统进行冷却；关闭喷气嘴气阀门，然后打开20瓶高纯氩气阀门；调整电极钛棒下降速度为0μm/s，同时为感应线圈通电，使感应熔炼功率达到50KW，当电极钛棒尖端呈白亮色时，电极钛棒将要熔化，此时调整电极钛棒的下降速度为700μm/s；旋转速度保持1600°/min不变；同时增大感应线圈的电源功率至70KW。
当被感应的电极钛棒尖端为亮白色，保持电极钛棒自转速度为1600°/min的同时，调整电极钛棒垂直向下运行速度为700μm/s；同时开启20瓶高纯氩气瓶的喷气总阀门，调整喷气嘴雾化气压为6.0MPa，调整熔炼室的气压至0.05Mpa，雾化室气压为0.03Mpa，始终保持熔炼室气压大于雾化室气压0.02Mpa；高纯氩气作用于电极钛棒的锥形尖端，把熔融的钛合金液滴从熔炼室通过喷嘴带入气雾化室。熔融的TC21钛合金液滴在雾化室中被惰性气体喷吹破碎，冷却后形成TC21钛合金粉末，落入粉末收集装置中；
步骤4，合金粉末收集与筛分：
(1)TC21钛合金粉末沿雾化室管道进入二级粉末收集装置；
(2)采用振动筛机为VBP-200型拍击式标准振动筛机，对所收集的TC21钛合金粉末进行分级筛分，将粉末筛分为1～54μm、54～100μm、100～150μm和150～180μm、54～180μm等级别，分别装入真空袋，放入真空手套箱抽真空保存。
上述的本发明的激光3D打印用TC21钛合金粉末的使用方法，包括如下步骤：
步骤一，粉末与基体材料的预处理：
(a)将54～180μm的TC21钛合金粉末放入干燥箱，烘干后放入送粉器待用；
(b)基板材料为TC21锻件基材，将基板打磨、清洗后放入真空手套操作箱待用。
步骤二，激光3D打印：
在充满惰性气体的真空手套操作箱中，采用激光3D打印机打印，通过电脑设置打印物体的形状及打印路径，在基板上进行3D打印，制备出沉积态TC21钛合金；其中，打印机的工艺参数为：保护气流量6L/min，送粉气流量4L/min，送粉速度6.4r/s，电流155A，频率50HZ，脉宽1.1ms，Z偏移即ΔZ＝0.4，打印路径为单层平行往复扫描，双层仍为往复扫描，扫描方向垂直于单层。
对本实施例制备的激光3D打印用球型TC21钛合金粉末及沉积态TC21钛合金成形试样，进行如下测试：
(1)粉末粒径分析
分别测量本实施例制得的各级粉末质量，以每级粉末质量占粉末总质量百分比，做粉末粒径区间的质量粒径分布图，包括粉末独立粒径分布图(图1)与累积质量分布图(图2)。由图1可以看出本实施例制得TC21钛合金粉末，大部分粉末粒径集中分布在80～180μm，其中粒径小于174μm的粉末，约占总体90％。
(2)球形度及表面形貌
本实施例制备的激光3D打印用球型TC21钛合金粉末，不同放大倍数的微观形貌见图3，如图可见，球形度好、粒度分布均匀、表面光洁高、附着卫星颗粒少，球形粉末由细小的胞状晶粒组成，球形表面有大量晶界。这是因为由于在金属液滴下落过程中，被低温高压的Ar气冲击，分散成大量的微小液滴快速凝固形成，液滴小比表面积大，液滴表面冷却速度快，迅速达到TC21合金凝固所需的过冷度，液滴表面优先形成大量晶核，晶粒稍微长大就相互接触，中细小均匀分布的晶粒。
(3)空心球率分析
本实施例制备的激光3D打印用球型TC21钛合金粉末的金相图片见图4，如图可见，空心球率低于2％，空心球主要以闭合的形式存在，也有少量破裂的球体。在高速氩气冲击下，有些大颗粒的液滴被冲击破碎过程中，有极小部分气体被束缚在液滴内部，形成空心粉末。空心粉末在激光3D打印过程中会形成缺陷，影响粉末的可打印性。当雾化喷嘴气压较大时，存在部分较大液滴凝固后，在飞行过程中与其他颗粒撞击破裂，撞击面会破碎成粒径更小的粉末，撞击后剩下非撞击面部分形成破碎球体。
(4)化学成分、含氧量及物相分析：
采用X射线荧光光谱仪定量分析方法与TCH-600氮、氧、氢分析仪依据国家标准GB/T14265-1993，测量了本实施例制备的TC21钛合金粉末，成分按质量百分比为：Al：5.8％，Sn：1.9％，Zr：1.8％，Mo：2.5％，Cr：1.2％，Nb：1.9％，Fe：0.005％，C：0.006％，N：0.009％，H：0.003％，O：0.1％，余量为Ti。符合激光3D打印专用TC21钛合金粉末含氧量要求。
对本实施例制备的激光3D打印用球型TC21钛合金粉末进行X射线衍射，所得X射线衍射图如图5所示。从图5可以看出，粉末的物相主要是由α’相和β相构成，还存在一些金属化合物，AlTi3，Zr3Al，Ti2AlNb。
(5)松装密度与流动性检测
采用HYL-102型霍尔流速计，依据国家标准GB/T1482-2010，使用孔径为5mm的不锈钢漏斗，对本实施例制备的激光3D打印用球型TC21钛合金粉末，测量5次结果如表1所示，粉末松装密度所得5次平均值为2.743g/cm3。
表1 粉末松装密度测量结果
由于送粉的激光直接沉积3D打印，要求粉末具备流动性保证激光直接沉积过程中粉末连续输送，因此，流动性是用来测量54～180μm粒径的粉末。采用HYL-102型霍尔流速计，依据国家标准GB/T1482-2010，使用孔径为2.5mm的不锈钢漏斗，对本实施例制备的粒度为54～150μm激光3D打印用球型TC21钛合金粉末，测量5次结果如表2所示，粉末流动性所得5次平均值为21.39s/50g。
表2 粉末流动性测量结果
(6)沉积态TC21钛合金成形试样的金相组织
激光3D打印TC21钛合金成形试样的金相组织如图6所示，沉积试样主要是由沿沉积高度方向呈柱状生长贯穿多层熔覆层的粗大的柱状晶构成，这是因为在激光快速成形过程当中，凝固始终从熔池底部向熔池顶部进行，同时熔池底部的温度梯度最高，并且沿沉积方向的热分量远大于其他方向的热分量，所以晶粒沿沉积方向呈柱状生长。
(7)沉积态TC21钛合金成形试样的微观组织
激光3D打印成形试样的暗区微观组织如图7所示，其微观组织是可以分为明区、过渡区和暗区三个区域，明区位于最后的十几层熔覆层，过渡区在明区与暗区之间，其区域很窄，暗区位于过渡区与热影响区之间。明区主要由细小的马氏体针α’组成，暗区主要由片状α网篮组织构成，过渡区即有细小的马氏体针α’，也有少许暗区的α相。这是因为在熔池凝固过程中，因为其冷却速度太快，析出的α相非常细小，所以离熔池最近的十几层明区的熔覆层，主要是由细小的马氏体针α’构成，而远离熔池的暗区的熔覆层由于受到往复的热循环影响，相当于对其进行了回火或时效热处理，因而从α’相转变为网篮组织。
(8)沉积态TC21钛合金成形试样的物相分析
图8为TC21成形试样的XRD的图谱，如图所示，明区主要由AlTi3与α’相构成，而暗区是由α+β相、Ti2AlNb、Zr3Al、AlTi3构成。明区与暗区中的这些金属化合物的存在，与粉末的XRD图谱中的金属化合物互相印证，这是前人研究过程中所未提及的。之所以明区的只有AlTi3而暗区还有Ti2AlNb、Zr3Al等金属化合物是因为，在TC21中Ti和Al的含量较高，而在激光产生的熔池快速冷却过程中，金属化合物在明区还未来得及析出就已经凝固完成，所以只存在少量含量较高的Al-Ti系金属化合物，而在暗区受热循环影响，金属化合物在一次一次的热循环中充分析出，故存在较多的金属化合物。
(9)沉积态TC21钛合金成形试样的硬度分析
图9为激光3D打印TC21成形试样的硬度测试结果。如图所示TC21锻件基材的硬度大约为343HV，在热影响区其硬度值急剧升高，到暗区的硬度为470HV，硬度值在过渡区又一次快速升高，到明区的硬度为541HV。对于两相钛合金来说，硬度较低的Al原子主要富集在α相，硬度值较高的Nb、Mo主要富集在β相与α’相中，所以主要由α’构成的明区的硬度大于由α+β相构成的暗区的硬度。
(10)沉积态TC21钛合金成形试样的拉伸性能分析
激光3D打印TC21钛合金成形试样室温静载力学性能，其抗拉强度约为1150Mpa，屈服强度平均约为1030Mpa，而延伸率平均约为8％。图10为激光3D打印TC21钛合金成形试样的室温拉伸曲线图与断口照片。从图10(a)的宏观形貌来看，整个断口成单一的断裂方式，通过图10(b)的微观断口形貌发现，断口处包含大量的韧窝，判断其为韧性断裂。
实施例2
一种激光3D打印用TC21钛合金粉末，成分按质量百分比为：Al：5.9％，Sn：2.2％，Zr：2.0％，Mo：2.6％，Cr：1.5％，Nb：1.9％，Fe：0.006％，C：0.006％，N：0.002％，H：0.003％，O：0.08％，余量为Ti；
上述的激光3D打印用TC21钛合金粉末的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤1，预处理：
(1)将原料TC21钛合金制成圆柱体作为电极钛棒，圆柱体底面圆的直径为50mm，长度为1000mm；再将电极钛棒的一端加工成40度圆锥形尖端，表面粗糙度为Ra12.5，电极钛棒的另一端，加工一个宽为8mm深为4mm的环形卡槽，距离钛棒端口6mm；
(2)将电极钛棒清洗干净，安装在真空感应熔炼室内的电极控制系统上，具体操作为：
用1000、1200、1500、2000号金相砂纸将TC21电极钛棒表面氧化物和杂质去除，分别用石油醚和酒精清洗TC21电极钛棒表面，去除TC21电极钛棒表面油污；
利用旋转和升降电机，将挂料杆上升到熔炼炉上方端口，将清洗好的TC21电极钛棒固定到挂料杆上，使电极钛棒的圆锥形尖端竖直向下，对准感应线圈的中心位置，保证感应熔炼时，电极钛棒能在旋转切割磁感线的过程中均匀感应加热，电极钛棒的圆锥形顶端距离雾化室的喷嘴6cm，保证电极钛棒尖端、感应线圈中心，雾化喷嘴中心三者同轴，确保感应熔化的TC21钛合金液滴能从电极钛棒中心通过雾化喷嘴的中心落入雾化室；
步骤2，抽取真空后充入保护气：
开启控制电源，分别开启机械泵、罗茨泵、扩散泵与炉体的水冷循环，依次打开预抽阀和机械泵，当炉体室内真空度为负压时，打开真空度计，打开气阀管道，直至真空度为2.5×103Pa以下时，开启罗茨泵直至炉体真空度为2.0×101Pa时，关闭气阀管道，打开前级阀和扩散泵，当扩散泵油温达到220℃以上时，关闭预抽阀开启主抽阀抽取高真空，使真空度到达预定实验真空度5.0×10-3Pa时，关闭真空度计；然后给感应熔炼室、雾化室、粉末收集装置充入高纯氩气；
步骤3，电极感应熔炼：
打开电极旋转开关，通过电脑设置电极钛棒的旋转速度为1800°/min；接通线圈水冷循环系统电源，对系统进行冷却；关闭喷气嘴气阀门，然后打开20瓶高纯氩气阀门；调整电极钛棒下降速度为0μm/s，同时为感应线圈通电，使感应熔炼功率达到50KW，当电极钛棒尖端呈白亮色时，电极钛棒将要熔化，此时调整电极钛棒的下降速度为650μm/s；旋转速度保持1800°/min不变；同时增大感应线圈的电源功率至64KW。
当被感应的电极钛棒尖端为亮白色，保持电极钛棒自转速度为1800°/min的同时，调整电极钛棒垂直向下运行速度为650μm/s；同时开启20瓶高纯氩气瓶的喷气总阀门，调整喷气嘴雾化气压为6.0MPa，调整熔炼室的气压至0.03Mpa，雾化室气压为0.01Mpa，始终保持熔炼室气压大于雾化室气压0.02Mpa；高纯氩气作用于电极钛棒的锥形尖端，把熔融的钛合金液滴从熔炼室通过喷嘴带入气雾化室。熔融的TC21钛合金液滴在雾化室中被惰性气体喷吹破碎，冷却后形成TC21钛合金粉末，落入粉末收集装置中。
步骤4，合金粉末收集与筛分：
(1)TC21钛合金粉末沿雾化室管道进入二级粉末收集装置；
(2)采用振动筛机为VBP-200型拍击式标准振动筛机，对所收集的TC21钛合金粉末进行分级筛分，将粉末筛分为1～54μm、54～100μm、100～150μm和150～180μm、54～180μm等级别，分别装入真空袋，放入真空手套箱抽真空保存。
上述的本发明的激光3D打印用TC21钛合金粉末的使用方法，包括如下步骤：
步骤一，粉末与基体材料的预处理：
(1)将步骤5中筛分出的54μm～180μm的粉末放入干燥箱，烘干后放入送粉器待用。
(2)基板材料为TC21锻件基材，将基板打磨、清洗后放入真空手套操作箱待用。
步骤二，激光3D打印：
在充满惰性气体的真空手套操作箱中，采用激光3D打印机打印，通过电脑设置打印物体的形状及打印路径，在基板上进行3D打印，制备出沉积态TC21钛合金；其中，打印机的工艺参数为：保护气流量5L/min，送粉气流量3L/min，送粉速度7r/min，电流152A，频率55HZ，脉宽1ms，Z偏移即ΔZ＝0.35，打印路径为单层平行往复扫描，双层仍为往复扫描，扫描方向垂直于单层。
对本实施例制备的激光3D打印用球型TC21钛合金粉末及沉积态TC21钛合金成形试样，进行如下测试：
(1)粉末粒径分析
分别测量本实施例制得的各级粉末质量，以每级粉末质量占粉末总质量百分比，做粉末粒径区间的质量粒径分布图，包括粉末独立粒径分布图(图11)与累积质量分布图(图12)。由图11可以看出本实施例制得TC21钛合金粉末，大部分粉末粒径集中分布在60～160μm，其中粒径小于162μm的粉末，约占总体90％。
相比较于实施例1，实施例2所制备的粉末整体粒径小于实施例1的粉末粒径，这是由于实施例2的喷气嘴气压增大，感应熔炼电压电流小，钛棒电极熔炼液滴小，钛合金液滴被高压高速惰性气体充分冲击散开成细小粒径粉末。
(2)球形度及表面形貌
本实施例制备的激光3D打印用球型TC21钛合金粉末，不同放大倍数的微观形貌见图13，如图可见，球形度好、粒度分布均匀、表面光洁高、球形颗粒相互独立有团聚倾向，粒径大的球形粉末由细小的胞状晶粒组成，球形表面有晶界变浅，晶粒数减少，粒径小的粉末颗粒表面无明显晶界。直径小的粉末表面光滑洁净，球形度好，但由于喷气嘴压力增大冲击液滴细小，颗粒越小其表面张力越大，使得球化率远大于凝固速度，经低温高压惰性气体分散后，立即收缩成球形液珠，液滴中心与表面几乎同时冷却，形成一颗表面整洁的晶粒。与实施例1相比较，实施例2工艺参数下，雾化喷嘴气压增大、电源功率减小、电极旋转速度加快、送料速度降低，制备的球形粉末小、粉末球形度高、粉末表面晶界弱化、表面更加光洁、粉末颗粒相互独立。粉末体积小比表面积大表面能高，球形粉末之间的微弱的范德华力相互作用力增大，导致粉末微量团聚。
(3)空心球率分析
本实施例制备的激光3D打印用球型TC21钛合金粉末的金相图片见图14，如图可见，空心球率低于3％，空心球主要以闭合的形式存在，也有少量破裂的球体，如TC21合金粉末金相图14所示。由图14可看出，在该工艺下制备的粉末空心球率低，粉末球形度好。增大电极旋转速度后，电极离心力增高，下落的液滴直径小，在高速氩气冲击下，有些小颗粒的液滴被冲击充分破碎，形成更为细小的粉末，粉末体积小，很难束缚气体，因此，该工艺形成的粉末空心球率低。与实施案例1相比，实施案例2增大了喷嘴压力、电极旋转速度，降低了电极感应功率、连续送料速度，制备的TC21钛合金粉末空心球率更低。
(4)化学成分、含氧量及物相分析：
采用X射线荧光光谱仪定量分析方法与TCH-600氮、氧、氢分析仪，依据国家标准GB/T14265-1993，测量了本实施例制备的TC21钛合金粉末，成分按质量百分比为：Al：6.7％，Sn：1.7％，Zr：2.0％，Mo：3％，Cr：1.2％，Nb：2.2％，Fe：0.18％，C：0.01％，N：0.009％，H：0.01％，O：0.1％，余量为Ti；符合激光3D打印专用TC21钛合金粉末含氧量要求。
对本实施例制备的激光3D打印用球型TC21钛合金粉末进行X射线衍射，所得X射线衍射图如图15所示。从图15可以看出，粉末的物相主要是由α’相和β相构成，还存在一些金属化合物，AlTi3，Zr3Al，Ti2AlNb。
与实施案例1相比，化学成分均匀稳定，所有化学元素都在合格范围内。由于实施例2的真空度比实施例1低，实施例2工艺下所制备的TC21钛合金粉末的含氧量高于实施例1。两个实施例制备的粉末氧含量都符合激光3D打印钛合金粉末要求。
(5)松装密度与流动性检测
采用HYL-102型霍尔流速计，依据国家标准GB/T1482-2010，使用孔径为5mm的不锈钢漏斗，对本实施例制备的激光3D打印用球型TC21钛合金粉末，测量5次结果如表3所示，粉末松装密度所得5次平均值为2.744g/cm。
表3 粉末松装密度测量结果
由于送粉的激光直接沉积3D打印，要求粉末具备流动性保证激光直接沉积过程中粉末连续输送，因此，流动性是用来测量54～150μm粒径的粉末。采用HYL-102型霍尔流速计，依据国家标准GB/T1482-2010，使用孔径为2.5mm的不锈钢漏斗，对本实施例制备的粒度为54～150μm激光3D打印用球型TC21钛合金粉末，测量5次结果如表4所示，粉末流动性所得5次平均值为21.40s/50g。与实施案例1相比，实施例2的粉末松装密度增加，流动性减小。
表4 粉末流动性测量结果
(6)沉积态TC21钛合金成形试样的金相组织
激光3D打印TC21钛合金成形试样的金相组织如图16所示，沉积试样主要是由沿沉积高度方向呈柱状生长贯穿多层熔覆层的粗大的柱状晶构成，这是因为在激光快速成形过程当中，凝固始终从熔池底部向熔池顶部进行，同时熔池底部的温度梯度最高，并且沿沉积方向的热分量远大于其他方向的热分量，所以晶粒沿沉积方向呈柱状生长。
(7)沉积态TC21钛合金成形试样的微观组织
激光3D打印成形试样的暗区微观组织如图17所示，其微观组织是可以分为明区、过渡区和暗区三个区域，明区位于最后的十几层熔覆层，过渡区在明区与暗区之间，其区域很窄，暗区位于过渡区与热影响区之间。明区主要由细小的马氏体针α’组成，暗区主要由片状α网篮组织构成，过渡区即有细小的马氏体针α’，也有少许暗区的α相。这是因为在熔池凝固过程中，因为其冷却速度太快，析出的α相非常细小，所以离熔池最近的十几层明区的熔覆层，主要是由细小的马氏体针α’构成，而远离熔池的暗区的熔覆层由于受到往复的热循环影响，相当于对其进行了回火或时效热处理，因而从α’相转变为网篮组织。
(8)沉积态TC21钛合金成形试样的物相分析
图18为TC21成形试样的XRD的图谱，如图所示，明区主要由AlTi3与α’相构成，而暗区是由α+β相、Ti2AlNb、Zr3Al、AlTi3构成。明区与暗区中的这些金属化合物的存在，与粉末的XRD图谱中的金属化合物互相印证，这是前人研究过程中所未提及的。之所以明区的只有AlTi3而暗区还有Ti2AlNb、Zr3Al等金属化合物是因为，在TC21中Ti和Al的含量较高，而在激光产生的熔池快速冷却过程中，金属化合物在明区还未来得及析出就已经凝固完成，所以只存在少量含量较高的Al-Ti系金属化合物，而在暗区受热循环影响，金属化合物在一次一次的热循环中充分析出，故存在较多的金属化合物。
(9)沉积态TC21钛合金成形试样的硬度分析
图19为激光3D打印TC21成形试样的硬度测试结果。如图所示TC21锻件基材的硬度大约为343HV，在热影响区其硬度值急剧升高，到暗区的硬度为470HV，硬度值在过渡区又一次快速升高，到明区的硬度为541HV。对于两相钛合金来说，硬度较低的Al原子主要富集在α相，硬度值较高的Nb、Mo主要富集在β相与α’相中，所以主要由α’构成的明区的硬度大于由α+β相构成的暗区的硬度。
(10)沉积态TC21钛合金成形试样的拉伸性能分析
激光3D打印TC21钛合金成形试样室温静载力学性能，其抗拉强度约为1150Mpa，屈服强度平均约为1030Mpa，而延伸率平均约为8％。图20为激光3D打印TC21钛合金成形试样的室温拉伸曲线图与断口照片。从图20(a)的宏观形貌来看，整个断口成单一的断裂方式，通过图20(b)的微观断口形貌发现，断口处包含大量的韧窝，判断其为韧性断裂。
实施例3
一种激光3D打印用TC21钛合金粉末，成分按质量百分比为：Al：6.5％，Sn：2.4％，Zr：2.2％，Mo：2.9％，Cr：1.5％，Nb：1.9％，Fe：0.016％，C：0.011％，N：0.005％，H：0.006％，O：0.09％，余量为Ti。
上述的激光3D打印用TC21钛合金粉末的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤1，预处理：
(1)将原料TC21钛合金制成圆柱体作为电极钛棒，圆柱体底面圆的直径为50mm，长度为1000mm；再将电极钛棒的一端加工成40度圆锥形尖端，表面粗糙度为Ra12.5，电极钛棒的另一端，加工一个宽为8mm深为4mm的环形卡槽，距离钛棒端口6mm；
(2)将电极钛棒清洗干净，安装在真空感应熔炼室内的电极控制系统上，具体操作为：
用1000、1200、1500、2000号金相砂纸将TC21电极钛棒表面氧化物和杂质去除，分别用石油醚和酒精清洗TC21电极钛棒表面，去除TC21电极钛棒表面油污；
利用旋转和升降电机，将挂料杆上升到熔炼炉上方端口，将清洗好的TC21电极钛棒固定到挂料杆上，使电极钛棒的圆锥形尖端竖直向下，对准感应线圈的中心位置，保证感应熔炼时，电极钛棒能在旋转切割磁感线的过程中均匀感应加热，电极钛棒的圆锥形顶端距离雾化室的喷嘴6cm，保证电极钛棒尖端、感应线圈中心，雾化喷嘴中心三者同轴，确保感应熔化的TC21钛合金液滴能从电极钛棒中心通过雾化喷嘴的中心落入雾化室；
步骤2，抽取真空后充入保护气：
开启控制电源，分别开启机械泵、罗茨泵、扩散泵与炉体的水冷循环，依次打开预抽阀和机械泵，当炉体室内真空度为负压时，打开真空度计，打开气阀管道，直至真空度为2.5×103Pa以下时，开启罗茨泵直至炉体真空度为2.0×101Pa时，关闭气阀管道，打开前级阀和扩散泵，当扩散泵油温达到220℃以上时，关闭预抽阀开启主抽阀抽取高真空，使真空度到达预定实验真空度5.0×10-3Pa时，关闭真空度计；然后给感应熔炼室、雾化室、粉末收集装置充入高纯氩气；
步骤3，电极感应熔炼：
打开电极旋转开关，通过电脑设置电极钛棒的旋转速度为2000°/min；接通线圈水冷循环系统电源，对系统进行冷却；关闭喷气嘴气阀门，然后打开20瓶高纯氩气阀门；调整电极钛棒下降速度为0μm/s，同时为感应线圈通电，使感应熔炼功率达到50KW，当电极钛棒尖端呈白亮色时，电极钛棒将要熔化，此时调整电极钛棒的下降速度为700μm/s；旋转速度保持1600°/min不变；同时增大感应线圈的电源功率至60KW。
当被感应的电极钛棒尖端为亮白色，保持电极钛棒自转速度为2000°/min的同时，调整电极钛棒垂直向下运行速度为700μm/s；同时开启20瓶高纯氩气瓶的喷气总阀门，调整喷气嘴雾化气压为6.5MPa，调整熔炼室的气压至0.04Mpa，雾化室气压为0.02Mpa，始终保持熔炼室气压大于雾化室气压0.02Mpa；高纯氩气作用于电极钛棒的锥形尖端，把熔融的钛合金液滴从熔炼室通过喷嘴带入气雾化室。熔融的TC21钛合金液滴在雾化室中被惰性气体喷吹破碎，冷却后形成TC21钛合金粉末，落入粉末收集装置中。
步骤4，合金粉末收集与筛分：
(1)TC21钛合金粉末沿雾化室管道进入二级粉末收集装置；
(2)采用振动筛机为VBP-200型拍击式标准振动筛机，对所收集的TC21钛合金粉末进行分级筛分，将粉末筛分为1～54μm、54～100μm、100～150μm和150～180μm、54～180μm等级别，分别装入真空袋，放入真空手套箱抽真空保存。
上述的本发明的激光3D打印用TC21钛合金粉末的使用方法，包括如下步骤：
步骤一，粉末与基体材料的预处理：
(3)将步骤4中筛分出的54μm～180μm的粉末放入干燥箱，烘干后放入送粉器待用。
(4)基板材料为TC21锻件基材，将基板打磨、清洗后放入真空手套操作箱待用。
(5)步骤二，激光3D打印：
(6)在充满惰性气体的真空手套操作箱中，采用激光3D打印机打印，通过电脑设置打印物体的形状及打印路径，在基板上进行3D打印，制备出沉积态TC21钛合金；其中，打印机的工艺参数为：保护气流量5.5L/min，送粉气流量3.5L/min，送粉速度6.5r/min，电流154A，频率53HZ，脉宽1.2ms，Z偏移即ΔZ＝0.45，打印路径为单层平行往复扫描，双层仍为往复扫描，扫描方向垂直于单层。整个打印过程在充满氩气的真空手套操作箱中进行。
(7)对本实施例制备的激光3D打印用球型TC21钛合金粉末及沉积态TC21钛合金成形试样，进行如下测试：
(1)粉末粒径分析
分别测量本实施例制得的各级粉末质量，以每级粉末质量占粉末总质量百分比，做粉末粒径区间的质量粒径分布图，包括粉末独立粒径分布图(图21)与累积质量分布图(图22)。由图22可以看出本实施例制得TC21钛合金粉末，大部分粉末粒径集中分布在50～150μm，其中粒径小于158μm的粉末，约占总体90％。
相比较于实施例1、实施例2，实施例3所制备的粉末整体粒径小于实施例1、实施例2的粉末粒径，由于实施例3的喷气嘴气压继续增大，感应熔炼电压电流小，功率小，钛棒旋转速度、垂直移动速度介于实施例1与实施例2之间，钛棒电极熔炼液滴小，钛合金液滴被高压高速惰性气体充分冲击散开成细小粒径粉末。
(2)球形度及表面形貌
本实施例制备的激光3D打印用球型TC21钛合金粉末，不同放大倍数的微观形貌见图23，如图可见，球形度好、粒度分布均匀、表面光洁高、球形颗粒相互独立有团聚倾向，粒径大的球形粉末由细小的胞状晶粒组成，球形表面晶界不明显，球粉晶粒个数减少，粒径小的粉末颗粒表面没有晶界；直径小的粉末表面光滑洁净，球形度好。在金属液滴下落过程中，被低温高压的Ar气冲击，分散成大量的微小液滴快速凝固形成，液滴小比表面积大，液滴表面冷却速度快，迅速达到TC21合金凝固所需的过冷度，液滴表面优先形成大量晶核，但由于喷气嘴压力增大冲击液滴细小，颗粒越小其表面张力越大，使得球化率远大于凝固速度，经低温高压惰性气体分散后，立即收缩成球形液珠，液滴中心与表面几乎同时冷却，形成一颗表面整洁的晶粒。
与实施例1、实施例2相比较，实施例3工艺参数下，雾化喷嘴气压增大、电源功率减小，电极旋转速度降低、送料速度增加介于实施例1与实施例2之间，制备的球形粉末粒径继续减小、粉末球形度高、粉末表面晶界弱化、表面更加光洁、粉末颗粒相互独立。粉末体积小比表面积大表面能高，球形粉末之间的微弱的范德华力相互作用力继续增大，导致粉末少量团聚。
(3)空心球率分析
本实施例制备的激光3D打印用球型TC21钛合金粉末的金相图片见图24，如图可见，制备的TC21钛合金粉末空心球率低于2％，空心球主要以闭合的形式存在，也有少量破裂的球体。在该工艺下制备的粉末空心球率低，粉末球形度好。增大电极旋转速度后，电极离心力增高，下落的液滴直径小，在高速氩气冲击下，有些小颗粒的液滴被冲击充分破碎，形成更为细小的粉末，粉末体积小，很难束缚气体，因此，本实施例制得的TC21钛合金粉末空心球率低。与实施案例1实施案例2、相比，实施案例3增大了喷嘴压力、连续送料速度，降低了旋转速度、电极感应功率，制备的TC21钛合金粉末空心球率更低。
(4)化学成分、含氧量及物相分析
采用X射线荧光光谱仪定量分析方法与TCH-600氮、氧、氢分析仪，依据国家标准GB/T14265-1993，测量了本实施例制备的TC21钛合金粉末，成分按质量百分比为：Al：6.5％，Sn：2.4％，Zr：2.2％，Mo：2.9％，Cr：1.5％，Nb：1.9％，Fe：0.016％，C：0.011％，N：0.005％，H：0.006％，O：0.09％，余量为Ti；符合激光3D打印专用TC21钛合金粉末含氧量要求。
对本实施例制备的激光3D打印用球型TC21钛合金粉末进行X射线衍射，所得X射线衍射图如图25所示。从图25可以看出，粉末的物相主要是由α’相和β相构成，还存在一些金属化合物，AlTi3，Zr3Al，Ti2AlNb。
与实施案例1、实施例2相比，实施例3的化学成分均匀稳定，化学元素都在合格范围内。由于实施例3的真空度比实施例2高，实施例3工艺下所制备的TC21钛合金粉末的含氧量高于实施例2。3个实施例制备的粉末氧含量都符合激光3D打印钛合金粉末要求。
(5)松装密度与流动性检测
采用HYL-102型霍尔流速计，依据国家标准GB/T1482-2010，使用孔径为5mm的不锈钢漏斗，本实施例制备的激光3D打印用球型TC21钛合金粉末，测量5次结果如表5所示，粉末松装密度所得5次平均值为2.743g/em3。
表5 粉末松装密度测量结果
由于送粉法需要粉末具备流动性保证激光直接沉积过程中粉末连续输送，因此，流动性是用来测量54～150μm粒径的粉末。采用HYL-102型霍尔流速计，依据国家标准GB/T1482-2010，使用孔径为2.5mm的不锈钢漏斗，对本实施例制备的粒度为54～150μm激光3D打印用球型TC21钛合金粉末，测量5次结果如表6所示，粉末流动性所得5次平均值为24.36s/50g。与实施案例1、实施例2相比，实施例3的流动性减少，松装密度增大。
表6 粉末流动性测量结果
(6)沉积态TC21钛合金成形试样的金相组织
激光3D打印TC21钛合金成形试样的金相组织如图26所示，沉积试样主要是由沿沉积高度方向呈柱状生长贯穿多层熔覆层的粗大的柱状晶构成，这是因为在激光快速成形过程当中，凝固始终从熔池底部向熔池顶部进行，同时熔池底部的温度梯度最高，并且沿沉积方向的热分量远大于其他方向的热分量，所以晶粒沿沉积方向呈柱状生长。
(7)沉积态TC21钛合金成形试样的微观组织
激光3D打印成形试样的暗区微观组织如图27所示，其微观组织是可以分为明区、过渡区和暗区三个区域，明区位于最后的十几层熔覆层，过渡区在明区与暗区之间，其区域很窄，暗区位于过渡区与热影响区之间。明区主要由细小的马氏体针α’组成，暗区主要由片状α网篮组织构成，过渡区即有细小的马氏体针α’，也有少许暗区的α相。这是因为在熔池凝固过程中，因为其冷却速度太快，析出的α相非常细小，所以离熔池最近的十几层明区的熔覆层，主要是由细小的马氏体针α’构成，而远离熔池的暗区的熔覆层由于受到往复的热循环影响，相当于对其进行了回火或时效热处理，因而从α’相转变为网篮组织。
(8)沉积态TC21钛合金成形试样的物相分析
图28为TC21成形试样的XRD的图谱，如图所示，明区主要由AlTi3与α’相构成，而暗区是由α+β相、Ti2AlNb、Zr3Al、AlTi3构成。明区与暗区中的这些金属化合物的存在，与粉末的XRD图谱中的金属化合物互相印证，这是前人研究过程中所未提及的。之所以明区的只有AlTi3而暗区还有Ti2AlNb、Zr3Al等金属化合物是因为，在TC21中Ti和Al的含量较高，而在激光产生的熔池快速冷却过程中，金属化合物在明区还未来得及析出就已经凝固完成，所以只存在少量含量较高的Al-Ti系金属化合物，而在暗区受热循环影响，金属化合物在一次一次的热循环中充分析出，故存在较多的金属化合物。
(9)沉积态TC21钛合金成形试样的硬度分析
图29为激光3D打印TC21成形试样的硬度测试结果。如图所示TC21锻件基材的硬度大约为343HV，在热影响区其硬度值急剧升高，到暗区的硬度为470HV，硬度值在过渡区又一次快速升高，到明区的硬度为541HV。对于两相钛合金来说，硬度较低的Al原子主要富集在α相，硬度值较高的Nb、Mo主要富集在β相与α’相中，所以主要由α’构成的明区的硬度大于由α+β相构成的暗区的硬度。
(10)沉积态TC21钛合金成形试样的拉伸性能分析
激光3D打印TC21钛合金成形试样室温静载力学性能，其抗拉强度约为1150Mpa，屈服强度平均约为1030Mpa，而延伸率平均约为8％。图30为激光3D打印TC21钛合金成形试样的室温拉伸曲线图与断口照片。从图30(a)的宏观形貌来看，整个断口成单一的断裂方式，通过图30(b)的微观断口形貌发现，断口处包含大量的韧窝，判断其为韧性断裂。

Claims (2)

1.一种激光3D打印用TC21钛合金粉末的使用方法，所述的激光3D打印用TC21钛合金粉末的成分按质量百分比为：Al：5.5~6.7%，Sn：1.7~2.4%，Zr：1.7~2.4%，Mo：2.4~3.1%，Cr：1.0~1.8%，Nb：1.8~2.2%，Fe:0.004~0.18%，C：0.004~0.01%，N：0.002~0.009%，H：0.003~0.01%，O：0.08~0.1%，余量为Ti；
其特征在于，使用方法包括如下步骤：
步骤一，粉末与基体材料的预处理，(a)和(b)无先后顺序：
(a)将54~180μm的激光3D打印用TC21钛合金粉末，烘干后放入送粉器待用；(b)基板材料为TC21锻件基材，将基板打磨、清洗后放入真空手套操作箱待用；
步骤二，激光3D打印：
在充满惰性气体的真空手套操作箱中，采用激光3D打印机打印，通过电脑设置打印物体 的形状及打印路径，在基板上进行3D打印，制备出沉积态TC21钛合金；其中，打印机的工艺 参数为:保护气流量5~7L/min，送粉气流量3~5L/min，送粉速度5.5~7r/min，电流152~156A，频率45~55HZ，脉宽1~1.2ms，Z偏移即ΔZ=0.35~0.45；
所述的沉积态TC21钛合金组织，是沿沉积高度方向生长贯穿多层熔覆层的β柱状晶；
所述沉积态TC21钛合金，分为明区、过渡区和暗区三个区域，明区为α’马氏体针，暗区为网篮组织；明区的沉积态TC21钛合金硬度为530~541HV，暗区的沉积态TC21钛合金硬度为460~470HV；所述沉积态TC21钛合金抗拉强度为1100~1150 MPa，屈服强度为 1010~1030MPa，延伸率为7~8%；所述的沉积态TC21钛合金，室温拉伸断裂的断口包含韧窝，呈韧性断裂。
2.根据权利要求1所述的激光3D打印用TC21钛合金粉末的使用方法，其特征在于：所述的步骤一中，激光3D打印机为700WYAG激光3D打印机；所述的步骤一中，烘干采用干燥箱；所述的步骤一中，先用砂轮对TC21锻件基材表面进行除锈，使其表面光亮洁净，再用100～1000号砂纸对其进行表面处理，丙酮祛油污，最后用酒精冲洗干净，吹干备用；所述的步骤二中，惰性气体为氩气；所述的步骤二中，打印路径为单层平行往复扫描，双层仍为往复扫描，扫描方向垂直于单层；所述的步骤二中，真空手套操作箱的水含量≤0.1ppm，氧含量≤0.1ppm。
CN201611023629.3A 2016-11-15 2016-11-15 激光3d打印用tc21钛合金粉末及制备和使用方法 Active CN106435270B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611023629.3A CN106435270B (zh) 2016-11-15 2016-11-15 激光3d打印用tc21钛合金粉末及制备和使用方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611023629.3A CN106435270B (zh) 2016-11-15 2016-11-15 激光3d打印用tc21钛合金粉末及制备和使用方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106435270A CN106435270A (zh) 2017-02-22
CN106435270B true CN106435270B (zh) 2017-12-01

Family

ID=58220469

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611023629.3A Active CN106435270B (zh) 2016-11-15 2016-11-15 激光3d打印用tc21钛合金粉末及制备和使用方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106435270B (zh)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106903394B (zh) * 2017-03-07 2019-12-27 常州长东增材制造有限公司 一种铝镁合金结构件增材制造方法
CN107096923B (zh) * 2017-04-28 2019-04-12 西安交通大学 基于激光增材制造的高熔点高熵合金球形粉末的制备方法
CN107225232A (zh) * 2017-05-25 2017-10-03 北京康普锡威科技有限公司 一种增材制造用金属粉末的制备方法
CN107498045B (zh) * 2017-08-07 2019-05-14 华南理工大学 一种无铅环保高强黄铜合金的增材制造方法
JP6528916B1 (ja) * 2017-08-28 2019-06-12 日本製鉄株式会社 チタン合金部材
CN108004431B (zh) * 2017-12-14 2019-12-24 西北有色金属研究院 一种可冷成型的高强高塑β钛合金材料
CN107900366B (zh) * 2017-12-27 2020-12-01 北京康普锡威科技有限公司 气雾化连续制备3d打印用钛或钛合金粉末的装置及方法
CN108165821B (zh) * 2018-01-04 2020-01-14 艾伯尔三氐打印技术（重庆）有限公司 一种生物材料3d打印机喷头合金粉末及制备方法
CN108179316B (zh) * 2018-01-04 2019-11-05 艾伯尔三氐打印技术（重庆）有限公司 一种生物材料3d打印机用钛合金及制备方法
CN108362695A (zh) * 2018-01-23 2018-08-03 中国科学院金属研究所 超细钛合金粉末的金相制备方法以及空心粉率的检测方法
CN108588482A (zh) * 2018-07-16 2018-09-28 宝鸡钛程压力容器设备制造有限公司 一种3d打印钛合金粉末的配方及制备方法
CN109763026A (zh) * 2018-12-29 2019-05-17 西北工业大学 一种高强度铸造用钛合金及其制备方法
FR3093447B1 (fr) * 2019-03-07 2022-06-10 Inst De Rech Tech Jules Verne Procédé de fabrication d’une pièce métallique à base de poudre de titane et/ou d’alliage de titane
CN109778010A (zh) * 2019-03-25 2019-05-21 杭州辰卓科技有限公司 一种具有马氏体结构的高阻尼高导热单相α钛合金及工艺
CN110037813B (zh) * 2019-04-24 2021-10-29 广东省材料与加工研究所 一种钛基氧化锆复合材料医疗植入体及其3d打印制备方法
CN110496960B (zh) * 2019-08-30 2021-12-03 鑫精合激光科技发展（北京）有限公司 一种增材制造用金属粉末
CN110527937A (zh) * 2019-10-12 2019-12-03 中南大学 一种采用电脉冲处理3d打印件的方法
CN110681863B (zh) * 2019-10-23 2022-04-15 飞而康快速制造科技有限责任公司 具有均一横纵向性能的钛合金制件及其制备方法
CN114131043A (zh) * 2021-11-18 2022-03-04 上海电气集团股份有限公司 一种提高tc4钛合金粉末利用率的方法
CN114406273B (zh) * 2022-01-25 2024-03-22 沈阳工业大学 一种用于3d打印技术的钛合金球形粉末的多级气雾化制备方法
CN115846689B (zh) * 2022-11-15 2023-08-18 哈尔滨工业大学（威海） 一种激光粉末床熔融gh3230合金的固溶处理方法及gh3230合金
CN116618685B (zh) * 2023-07-26 2023-09-26 赣州海盛硬质合金有限公司 一种精密加工用合金数控刀片及其制备工艺

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100567534C (zh) * 2007-06-19 2009-12-09 中国科学院金属研究所 一种高热强性、高热稳定性的高温钛合金的热加工和热处理方法
CN101602108B (zh) * 2009-07-10 2012-01-04 西北工业大学 一种制备钛基硬质材料粉末的方法
GB201316430D0 (en) * 2013-09-16 2013-10-30 Univ Nottingham Additive manufacturing
CN104084592A (zh) * 2014-07-28 2014-10-08 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 一种制备三维打印用球形粉末材料的方法
CN105642879B (zh) * 2016-01-14 2017-08-25 鞍山东大激光科技有限公司 用于激光3d打印的球形tc4钛合金粉末及其制备方法
CN105803261B (zh) * 2016-05-09 2018-01-02 东莞双瑞钛业有限公司 高尔夫球头用的高韧性铸造钛合金材料

Also Published As

Publication number Publication date
CN106435270A (zh) 2017-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106435270B (zh) 激光3d打印用tc21钛合金粉末及制备和使用方法
CN105642879B (zh) 用于激光3d打印的球形tc4钛合金粉末及其制备方法
CN108115136B (zh) 一种k417g高温合金粉末及其制备方法和使用方法
CN107716918B (zh) 一种AlSi10Mg粉末材料及其制备方法和其应用
CN108642392B (zh) 一种激光增材制造用低碳高铬合金钢粉末及制备方法
CN106399863B (zh) 激光增材24CrNiMoRE合金钢粉末及制备方法
CN104148658B (zh) 一种制备增材制造专用Ti6Al4V合金粉末工艺方法
CN109913766B (zh) 一种激光增材制造用50Cr6Ni2Y合金钢粉末及其制备方法
CN109402479A (zh) 一种高耐磨强韧性NbC基轻质金属陶瓷合金及其制备方法
CN104726756B (zh) 高性能铍铝合金及其制备方法
CN107695338A (zh) 一种AlSi7Mg粉末材料及其制备方法和其应用
CN107716934A (zh) 一种用于3D打印技术的Inconel718合金粉末的制备方法
CN109759598A (zh) 一种3d打印用gh4169镍基高温合金粉末的制备方法
CN111014703B (zh) 一种用于激光熔覆的镍基合金粉末的制备方法
CN111519078A (zh) 一种增材制造用高镍共晶高熵合金粉体及其制备方法
CN206215921U (zh) 一种激光3d打印用球形合金粉末制备装置
CN113385681A (zh) 一种CoCrNi中熵合金及其雾化制粉法制取工艺
CN107527702A (zh) 一种铁基非晶态合金粉末及其制备方法和用途
CN107498060A (zh) 一种低松装比金属粉末的制备装置及制备方法
CN102304748A (zh) 一种快速凝固铝合金粉末的透射电镜薄膜样品制备方法
CN108526488A (zh) 一种增减材制备钛合金零件的方法
CN106164308A (zh) 铝合金产品及其制备方法
CN111004959A (zh) 一种FeNiCrCuCoBx纳米高熵合金及其制备方法
CN107159896B (zh) 基于超细镍粉区域双诱导定向再结晶制备单晶叶片的方法
CN107365951B (zh) 一种Fe基非晶合金零件及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant