CN108588482A - 一种3d打印钛合金粉末的配方及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种3D打印钛合金粉末的配方及制备方法，它的配方如下：15‑25％AL、2‑8％Cr、5‑15％Nb、5‑10％MO、0.1％RU,余量为Ti；制备400目且11.2‑63.6um的松装度高、流动性好的球形粉末；它的制备方法如下：步骤一：在真空中频感应炉加热为熔融状态，然后再充分搅拌；步骤二：将步骤一的金属液体经过保温坩埚、导流嘴向下流出，在1*10‑3MPa真空条件下形成大量细小的雾状液滴；步骤三：将步骤二中的液滴真空炉内进行冷却，形成细小粉末；步骤四：将步骤三中的粉末进行机械振筛分。本发明能够达到400目、11.2‑63.6um松装度高、流动性好的球形粉末。能满足3D打印高温钛合金飞机部件要求的粉末。
Description
技术领域
本发明属于3D打印技术领域，具体涉及一种3D打印钛合金粉末的配方及制备方法。
背景技术
3D打印金属粉末作为金属零件3D打印产业链最重要的一环，也是最大的价值所在。在“2013年世界3D打印技术产业大会”上，世界3D打印行业的权威专家对3D打印金属粉末给予明确定义，即指尺寸小于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”。
目前，3D打印金属粉末材料包括钴铬合金、不锈钢、工业钢、青铜合金和镍铝合金等。但是3D打印金属粉末除需具备良好的可塑性外，还必须满足粉末粒径细小、粒度分布较窄、球形度高、流动性好和松装密度高等要求。然后采用选择性激光烧结法(SLS法)打印出所需构件。
3D打印是新兴的高科技技术，它是以数字模型文件为基础，运用小单元可粘性材料，通过数字化技术控制实现点—线—面构造三维实体技术，具有极大的设计自由度和极高的精准度，所以其发展前景广阔。近年来3D打印所用的非金属粉末材料发展很快，但所用金属粉末材料尤其是钛合金金属材料发展缓慢，为此研发一种飞机制造专用3D打印钛合金金属材料具有很好的社会效益和经济效益。
发明内容
为解决背景技术中的问题；本发明的目的在于提供一种3D打印钛合金粉末的配方及制备方法。
本发明的一种3D打印钛合金粉末的配方，它的配方如下：15-25％AL、2-8％Cr、5-15％Nb、5-10％MO、0.1％RU,余量为Ti；制备400目且11.2-63.6um的松装度高、流动性好的球形粉末。一种3D打印钛合金粉末的制备方法，它的制备方法如下：
步骤一：将重量比为15-25％AL、2-8％Cr、5-15％Nb、5-10％MO、0.1％RU,余量为Ti的原料机械搅拌混合均匀后加热为熔融状态，然后再充分搅拌；
步骤二：将步骤一的金属液体经过保温坩埚、导流嘴向下流出，在真空条件下通过喷嘴由高压氩气气流将金属液体雾化破碎成大量细小的液滴；
步骤三：将步骤二中的液滴进行冷却，形成细小粉末；
步骤四：将步骤三中的粉末进行筛分，在11.2-63.6um的球形粉末为合格。
作为优选，所述步骤一中的搅拌为高速搅拌机。
作为优选，所述步骤二中保温坩埚采用KGPS型晶闸管中频电源，KGPS型晶闸管中频电源设有中频变压器。
作为优选，所述步骤三中的冷却为冷却机，其冷却时间为1-3小时。
作为优选，所述步骤四中的筛分为筛分多层筛分机，其上层的滤网孔径为63.6um，下层的滤网孔径为小于11.2um。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
一、其能够达到400目、11.2-63.6um松装度高、流动性好的球形粉末；
二、在制备时操作简便，且能满足3D打印的需求。
三、该钛合金粉末的配方中基础Ti的作用是比强度高、比重小和耐腐蚀；AL的作用是提高合金相变点；Cr和MO的作用是提高高温性能和耐腐蚀性；RU的作用是细化晶粒和提高抗蠕变性能，各个元素作用相辅相成使得该3D打印钛合金粉末成型后可耐650℃高温。
具体实施方式
本具体实施方式采用以下技术方案：它的配方如下：15-25％AL、2-8％Cr、5-15％Nb、5-10％MO、0.1％RU,余量为Ti；制备400目且11.2-63.6um的松装度高、流动性好的球形粉末。
其中，该钛合金粉末的配方中基础Ti的作用是比强度高、比重小和耐腐蚀；AL的作用是提高合金相变点；Cr和MO的作用是提高高温性能和耐腐蚀性；RU的作用是细化晶粒和提高抗蠕变性能，各个元素作用相辅相成使得该3D打印钛合金粉末成型后可耐650℃高温。
一种3D打印钛合金粉末的制备方法，它的制备方法如下：
步骤一：将重量比为15-25％AL、2-8％Cr、5-15％Nb、5-10％MO、0.1％RU,余量为Ti的原料机械搅拌混合均匀后加热为熔融状态，然后再充分搅拌；
步骤二：将步骤一的金属液体经过保温坩埚、导流嘴向下流出，在真空条件下通过喷嘴由高压氩气气流将金属液体雾化破碎成大量细小的液滴；
步骤三：将步骤二中的液滴进行冷却，形成细小粉末；
步骤四：将步骤三中的粉末进行筛分，在11.2-63.6um的球形粉末为合格。
进一步的，所述步骤一中的搅拌为高速搅拌机。
进一步的，所述步骤二中保温坩埚采用KGPS型晶闸管中频电源，KGPS型晶闸管中频电源设有中频变压器。
进一步的，所述步骤三中的冷却为冷却机，其冷却时间为1-3小时。
进一步的，所述步骤四中的筛分为筛分多层筛分机，其上层的滤网孔径为63.6um，下层的滤网孔径为小于11.2um。
实施例
实施例一：一种3D打印钛合金粉末的制备方法，它的制备方法如下：
步骤一、将重量比为25％AL、5％Cr、10％Nb、10％MO、0.1％RU,余量为Ti的原料机械搅拌混合均匀后加热为熔融状态，然后再充分搅拌；
步骤二：将步骤一的金属液体经过保温坩埚、导流嘴向下流出，在真空条件下通过喷嘴由高压氩气气流将金属液体雾化破碎成大量细小的液滴；
步骤三：将步骤二中的液滴进行冷却，形成细小粉末；
步骤四：将步骤三中的粉末进行筛分，筛出11.2-63.6um的球形粉末为合格。
通过该实施例一的制备的钛合金粉末，能够达到400目、11.2-63.6um松装度高、流动性好的球形粉末，满足了3D打印的需求。
实施例二：一种3D打印钛合金粉末的制备方法，它的制备方法如下：
步骤一、将重量比为20％AL、4％Cr、8％Nb、8％MO、0.1％RU,余量为Ti的原料机械搅拌混合均匀后加热为熔融状态，然后再充分搅拌；
步骤二：将步骤一的金属液体经过保温坩埚、导流嘴向下流出，在真空条件下通过喷嘴由高压氩气气流将金属液体雾化破碎成大量细小的液滴；
步骤三：将步骤二中的液滴进行冷却，形成细小粉末；
步骤四：将步骤三中的粉末进行筛分，筛出11.2-63.6um的球形粉末为合格。
通过该实施例二的制备的钛合金粉末，能够达到400目、11.2-63.6um松装度高、流动性好的球形粉末，满足了3D打印的需求。
实施例三：一种3D打印钛合金粉末的制备方法，它的制备方法如下：
步骤一、将重量比为15％AL、4％Cr、8％Nb、6％MO、0.1％RU余量为Ti的原料机械搅拌混合均匀后加热为熔融状态，然后再充分搅拌；
步骤二：将步骤一的金属液体经过保温坩埚、导流嘴向下流出，在真空条件下通过喷嘴由高压氩气气流将金属液体雾化破碎成大量细小的液滴；
步骤三：将步骤二中的液滴进行冷却，形成细小粉末；
步骤四：将步骤三中的粉末进行筛分，筛出11.2-63.6um的球形粉末为合格。
通过该实施例三的制备的钛合金粉末，能够达到400目、11.2-63.6um松装度高、流动性好的球形粉末，满足了3D打印的需求。
实施例四：一种3D打印钛合金粉末的制备方法，它的制备方法如下：
步骤一、将重量比为25％AL、8％Cr、15％Nb、5％MO、0.1％R余量为Ti的原料机械搅拌混合均匀后加热为熔融状态，然后再充分搅拌；
步骤二：将步骤一的金属液体经过保温坩埚、导流嘴向下流出，在真空条件下通过喷嘴由高压氩气气流将金属液体雾化破碎成大量细小的液滴；
步骤三：将步骤二中的液滴进行冷却，形成细小粉末；
步骤四：将步骤三中的粉末进行筛分，筛出11.2-63.6um的球形粉末为合格。
通过该实施例四的制备的钛合金粉末，能够达到400目、11.2-63.6um松装度高、流动性好的球形粉末，满足了3D打印的需求。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (6)
1.一种3D打印钛合金粉末的配方，其特征在于它的配方如下：15-25％AL、2-8％Cr、5-15％Nb、5-10％MO、0.1％RU,余量为Ti；制备400目且11.2-63.6um的松装度高、流动性好的球形粉末。
2.一种3D打印钛合金粉末的制备方法，其特征在于：它的制备方法如下：
步骤一：将重量比为15-25％AL、2-8％Cr、5-15％Nb、5-10％MO、0.1％RU,余量为Ti的原料混合均匀后在真空中频感应炉加热为熔融状态，然后再充分搅拌；
步骤二：将步骤一的金属液体经过保温坩埚、导流嘴向下流出，在真空条件下通过喷嘴由高压氩气气流将金属液体雾化破碎成大量细小的液滴；
步骤三：将步骤二中的雾状液滴真空态下进行冷却，形成细小粉末；
步骤四：将步骤三中的粉末进行筛分，筛出11.2-63.6um的球形粉末为合格。
3.根据权利要求1所述的一种3D打印钛合金粉末的制备方法，其特征在于：所述步骤一中的加热为真空中频感应加热。
4.根据权利要求1所述的一种3D打印钛合金粉末的制备方法，其特征在于：所述步骤二中保温坩埚采用KGPS型晶闸管中频电源，KGPS型晶闸管中频电源设有中频变压器。
5.根据权利要求1所述的一种3D打印钛合金粉末的制备方法，其特征在于：所述步骤三中的冷却为真空下的钛换热器冷却机，其冷却时间为1-3小时。
6.根据权利要求1所述的一种3D打印钛合金粉末的制备方法，其特征在于：所述步骤四中的筛分为筛分多层筛分机，其上层的滤网孔径为63.6um，下层的滤网孔径为小于11.2um。
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