CN111455216B - 一种面向激光增材制造应用的类tc4钛合金 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种面向激光增材制造应用的类TC4钛合金,由以下质量百分含量的成分组成:Mo 1%~2%,Al 5.5%~6.8%,V 3.5%~4.5%,余量为Ti和不可避免的杂质;该类TC4钛合金由干燥后的类TC4钛合金的预合金粉末或元素混合粉末经激光增材制造方法制备得到。本发明类TC4钛合金中加入Mo,在激光增材制造的热循环作用下,有效实现了晶内α板条细化和α相体积分数提升的协同作用效果,提高了类TC4钛合金强度和塑性;本发明的制备工艺简单,操作响应快,易加工,制备过程无需坩埚或其他电极材料,避免了合金元素受到污染。
Description
技术领域
本发明属于金属增材制造技术领域,具体涉及一种面向激光增材制造应用的类TC4钛合金。
背景技术
钛合金由于其比强度高、耐热性能优良、耐腐蚀性能优异,常被广泛应用于航空航天等领域。然而,目前零件逐渐趋于一体化、大型化、复杂化,传统的制造方法(铸造、锻压、轧制等)由于生产周期长、材料利用率低、成本高等局限性,使得钛合金不能很好地依附于传统的制造方法。因此,采用目前先进的激光增材制造技术制备钛合金得到了良好的发展。激光增材制造技术能够实现复杂零件的近净成形,且生产不需模具,大大降低了生产成本及生产周期,因此与钛及钛合金的加工及制造具有较高的匹配度,受到越来越多研究学者的青睐。近些年来,大量国内外研究者对激光增材制造TC4钛合金展开了研究,结果发现激光增材制造TC4钛合金相对于传统锻造技术具有更高的强度。
然而,由于激光增材制造其特有的快速熔凝特性以及复杂的热循环历史特征,使得激光增材制造TC4钛合金的凝固组织及原始晶内组织特征均不同于传统加工技术制备的钛合金。凝固组织呈现出沿<100>方向生长的粗大柱状晶织构特点,原始β晶内形成细长α板条,使得激光增材制造钛合金呈现出高强度、低塑性的力学行为特点,这表明现有TC4钛合金成分并不是最适合激光增材制造的合金成分,无法最大限度发挥该技术的优势。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足,提供一种面向激光增材制造应用的类TC4钛合金。该类TC4钛合金中加入Mo,在激光增材制造的热循环作用下,Mo促进了亚稳相ω和α'的形核和分解,有效地调控了初生和次生α相的尺度和含量,实现晶内α板条细化和α相体积分数提升的协同作用效果,进而提高基于激光增材制造的类TC4钛合金强度和塑性,使其获得优良的综合力学性能。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种面向激光增材制造应用的类TC4钛合金,其特征在于,由以下质量百分含量的成分组成:Mo 1%~2%,Al 5.5%~6.8%,V 3.5%~4.5%,余量为Ti和不可避免的杂质,该类TC4钛合金的制备过程包括以下步骤:
步骤一、将类TC4钛合金的预合金粉末或元素混合粉末在80℃~100℃的条件下干燥4h~5h;
步骤二、以步骤一中经干燥后的类TC4钛合金的预合金粉末或元素混合粉末作为原料粉末,采用激光增材制造方法制备得到类TC4钛合金;所述激光增材制造方法为激光立体成形法或者选区激光熔化法。
本发明在传统TC4钛合金的基础上添加微量Mo元素,由于Mo的加入细化了钛合金的组织,在激光增材制造的热循环作用下,Mo促进了亚稳相ω和α'的形核和分解,从而能够有效地调控初生和次生α相的尺度和含量,实现了大量的次生α相的析出,获得了平均宽度小于1μm(亚微米级别)细小均匀的α相,即借助亚稳相形核和分解实现晶内α板条细化和体积分数提升的协同作用效果,进而提高了面向激光增材制造应用的类TC4钛合金强度和塑性,使其获得优良的综合力学性能。
本发明采用激光立体成形(Laser solid forming,LSF)或者选区激光熔化(Selective laser melting,SLM)的方法制备类TC4钛合金,以激光束作为加热源逐层熔化金属粉末,利用激光加热过程逐层可控的特点,使得激光加热过程中的每一层试样都处于极冷极热的热循环特性中,从而制备得到结构致密、无缺陷,内部组织结构优良,强度和塑性性能均优异的类TC4钛合金。另外,采用这两种激光增材制造方法成形较传统工艺的变形成形或者去除成形的常规思路,可根据零件的三维建模,利用金属粉末无需任何工装夹具和模具,直接获得任意复杂形状的实体零件,实现“近净成形”的材料加工理念,很适用于制造具有复杂结构的难加工钛合金。
上述的一种面向激光增材制造应用的类TC4钛合金,其特征在于,由以下质量百分含量的成分组成:Mo 1%~1.5%,Al 5.5%~6.8%,V 3.5%~4.5%,余量为Ti和不可避免的杂质。
上述的一种面向激光增材制造应用的类TC4钛合金,其特征在于,由以下质量百分含量的成分组成:Mo 1.5%,Al 5.5%~6.8%,V 3.5%~4.5%,余量为Ti和不可避免的杂质。
上述的一种面向激光增材制造应用的类TC4钛合金,其特征在于,步骤二中所述激光立体成形法采用的类TC4钛合金的预合金粉末或元素混合粉末的平均粒度为75μm~150μm,所述选区激光熔化法采用的类TC4钛合金的预合金粉末或元素混合粉末的平均粒度为45μm,且激光立体成形法和选区激光熔化法采用的类TC4钛合金的预合金粉末或元素混合粉末的质量纯度均不小于99.6%,氧的质量含量均不大于0.2%。该优选的平均粒度保证了类TC4钛合金的预合金粉末或元素混合粉末具有一定的疏松度和流动性,易于成形;而且优选粉末的质量纯度和氧含量则减少了类TC4钛合金的缺陷,其内部组织更加均匀,获得性能良好的类TC4钛合金。
上述的一种面向激光增材制造应用的类TC4钛合金,其特征在于,步骤二中所述激光立体成形法的制备过程为:先采用同步送粉的方式将原料粉末熔覆沉积在基板表面形成沉积体,再将沉积体与基板分离,得到类TC4钛合金,所述同步送粉的送粉速率为4g/min~60g/min,保护气氛为氩气,采用的基板为钛板或钛合金板,所述激光立体成形法采用的激光功率为1000W~6000W,光斑直径为1mm~10mm,扫描速度为3mm/s~15mm/s,抬升量为0.1mm~2mm,搭接率为30%~50%。该优选激光立体成形的制备过程保证获得成分均匀、内部组织致密且成形质量优良的类TC4钛合金。
上述的一种面向激光增材制造应用的类TC4钛合金,其特征在于,所述同步送粉的送粉速率为20g/min,所述激光立体成形法采用的激光功率为1800W,光斑直径为3mm,扫描速度为10mm/s,抬升量为0.5mm,搭接率为50%。
上述的一种面向激光增材制造应用的类TC4钛合金,其特征在于,所述钛板的牌号为TA1或TA2,所述钛合金板的牌号为TC4、TC10或TC11,所述沉积体与基板分离采用线切割加工的方式。该优选牌号的钛板或钛合金板来源广泛、价格低廉,适宜作为基板使用。
上述的一种面向激光增材制造应用的类TC4钛合金,其特征在于,步骤二中所述选区激光熔化法的制备过程为:先获取目标产品类TC4钛合金的3D模型切片数据的轮廓数据,并生成填充扫描路径,然后根据该填充扫描路径,控制激光束对各层的原料粉末进行选区激光熔化形成钛合金材料;所述选区激光熔化法采用的保护气氛为氩气,所述选区激光熔化采用的激光功率为150W~500W,内填充速度为800mm/s~1600mm/s,外填充速度为1000mm/s~2000mm/s,抬升量为0.03mm~0.06mm,光斑直径为70μm~100μm,道间距为60mm~120mm。
上述的一种面向激光增材制造应用的类TC4钛合金,其特征在于,所述选区激光熔化采用的激光功率为300W,内填充速度为1000mm/s,外填充速度为1500mm/s,抬升量为0.04mm,光斑直径为80μm,道间距为90mm。
本发明的类TC4钛合金的预合金粉末的制备采用常规的钛合金预合金粉制备方法:以真空电弧熔炼法制备的合金棒材(与本发明目标产物类TC4钛合金的成分含量相同)为原料,采用旋转电极法或气体雾化法制备得到。
本发明的类TC4钛合金的元素混合粉末是由TC4粉末和Mo粉末按照目标产物的合金成分配比混合而成,或者由钛粉、铝粉、钒粉和钼粉按照目标产物的合金成分配比混合而成。
本发明与现有技术相比具有以下优点:
1、本发明在传统TC4钛合金的基础上添加微量Mo元素,在激光增材制造的热循环作用下,Mo促进了亚稳相ω和α'的形核和分解,有效地调控了初生和次生α相的尺度和含量,实现晶内α板条细化和α相体积分数提升的协同作用效果,进而提高了基于激光增材制造的类TC4钛合金强度和塑性,使其获得优良的综合力学性能。
2、本发明的面向激光增材制造应用的类TC4钛合金,以其为原料能够获得结构致密、无缺陷、内部组织结构优良、强度和塑性适配的激光增材制造钛合金结构件,强度和塑性较目前激光增材制造TC4钛合金同步提高,具有优异的力学性能。
3、本发明采用激光增材制造方法制备得到类TC4钛合金,克服了传统铸造工艺制备合金的局限性,且工艺过程简单,操作响应快,易加工,制备过程无需坩埚或其他电极材料,避免了合金元素受到污染。
4、本发明利用激光束对粉料进行激光立体成形,使原料粉末经快速熔化和凝固的过程,在基板表面能够获得结构致密、无缺陷、内部组织优良的类TC4钛合金,且通过对类TC4钛合金中各个元素成分的优化,显著提高了类TC4钛合金的力学性能。
5、本发明的类TC4钛合金添加Mo,能够实现合金固溶强化和晶粒内α板条的显著细化(显微组织细化)的协同匹配,从而能够获得较传统激光增材制造TC4钛合金强度、塑性同步提高的优良力学性能。
下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。
附图说明
图1a为本发明实施例1的类TC4钛合金的宏观晶粒形貌图。
图1b为本发明实施例1的类TC4钛合金的光镜图。
图1c为本发明实施例1的类TC4钛合金的SEM晶内显微组织图(10000×)。
图2a为本发明实施例2的类TC4钛合金的宏观晶粒形貌图。
图2b为本发明实施例2的类TC4钛合金的光镜图。
图2c为本发明实施例2的类TC4钛合金的SEM晶内显微组织图(10000×)。
图3a为本发明实施例3的类TC4钛合金的宏观晶粒形貌图。
图3b为本发明实施例3的类TC4钛合金的光镜图。
图3c为本发明实施例3的类TC4钛合金的SEM晶内显微组织图(10000×)。
图3d为本发明实施例3的类TC4钛合金的断口形貌图(23×)。
图3e为本发明实施例3的类TC4钛合金的断口形貌图(1000×)。
图4a为本发明对比例1的TC4钛合金的宏观晶粒形貌图。
图4b为本发明对比例1的TC4钛合金的光镜图。
图4c为本发明对比例1的TC4钛合金的SEM晶内显微组织图(10000×)。
图5为本发明实施例1~实施例3的类TC4钛合金和对比例1的TC4钛合金的室温力学性能图。
具体实施方式
实施例1
本实施例的类TC4钛合金由以下质量百分含量的成分组成:Mo 1.05%,Al5.52%,V 3.53%,余量为Ti和不可避免的杂质;该类TC4钛合金的制备过程包括以下步骤:
步骤一、将类TC4钛合金的元素混合粉末在100℃的条件下干燥4h;所述元素混合粉末的平均粒度为100μm~150μm,质量纯度为99.8%,氧的质量含量为0.12%;
步骤二、以步骤一中经干燥后的类TC4钛合金的元素混合粉末作为原料粉末,采用激光立体成形法制备得到类TC4钛合金;所述激光立体成形法制备的过程为:先采用同步送粉的方式将原料粉末熔覆沉积在TC4钛合金基板表面形成高度为20mm的沉积体,采用线切割加工的方式将沉积体与TC4钛合金基板分离,得到类TC4钛合金,所述激光立体成形法采用的激光器为光纤激光器,所述同步送粉的送粉速率为20g/min,保护气氛为氩气,所述激光立体成形采用的激光功率为1800W,光斑直径为3mm,扫描速度为10mm/s,抬升量为0.5mm,搭接率为50%。
图1a为本实施例的类TC4钛合金的宏观晶粒形貌图,从图1a可以看出,本实施例的类TC4钛合金凝固组织呈现<100>方向生长的粗大的柱状晶织构特点。
图1b为本实施例的类TC4钛合金的光镜图,从图1b可以看出,本实施例的类TC4钛合金的显微组织为细小α和β组成的网篮组织。
图1c为本实施例的类TC4钛合金的SEM晶内显微组织图(10000×),从图1c可以看出,本实施例的类TC4钛合金的显微组织主要由尺度小于1μm的呈网篮状编制的α和板条间β相组成。此外,由于Mo元素添加促进了亚稳相的形核和分解,使得晶内显微组织中伴随有少量的次生α相的析出。
本实施例中的基板还可为TA1钛板、TA2钛板、TC10钛合金板或TC11钛合金板。
实施例2
本实施例与实施例1的不同之处在于:类TC4钛合金由以下质量百分含量的成分组成:Mo 1.98%,Al 6.79%,V 4.51%,余量为Ti和不可避免的杂质。
图2a为本实施例的类TC4钛合金的宏观晶粒形貌图,从图2a可以看出,本实施例的类TC4钛合金凝固组织呈现<100>方向生长的粗大的柱状晶织构特点。
图2b为本实施例的类TC4钛合金的光镜图,从图2b可以看出,本实施例的类TC4钛合金的显微组织为细小α和β组成的网篮组织。
图2c为本实施例的类TC4钛合金的SEM晶内显微组织图(10000×),从图2c可以看出,本实施例的类TC4钛合金晶内显微组织为α+β相组成的网篮组织,但是α相的尺寸显著减小,同时伴随大量的次生α相的析出。
实施例3
本实施例与实施例1的不同之处在于:类TC4钛合金由以下质量百分含量的成分组成:Mo 1.49%,Al 5.94%,V 3.96%,余量为Ti和不可避免的杂质。
图3a为本实施例的类TC4钛合金的宏观晶粒形貌图,从图3a可以看出,本实施例的类TC4钛合金凝固组织呈现<100>方向生长的粗大的柱状晶织构特点。
图3b为本实施例的类TC4钛合金的光镜图,从图3b可以看出,本实施例的类TC4钛合金的显微组织为细小α和β相组成的网篮组织针状的马氏体。
图3c为本实施例的类TC4钛合金的SEM晶内显微组织图(10000×),从图3c可以看出,本实施例的类TC4钛合金晶内显微组织为α+β相组成的网篮组织,但是α相的尺寸显著减小,同时出现较多的次生α相。
图3d为本实施例的类TC4钛合金的断口形貌图(23×),图3e为本实施例的类TC4钛合金的断口形貌图(1000×),从图3d和3e可以看出,本实施例的类TC4钛合金的断口方式为韧性断裂,且经过1000倍放大以后可以看出断口处出现大量的韧窝,说明类TC4钛合金具有优良的塑性,经测试,该断面的收缩率达到35%。
对比例1
本对比例1与实施例1的不同之处在于:TC4钛合金由以下质量百分含量的成分组成:Al 5.94%,V 3.96%,余量为Ti和不可避免的杂质。
图4a为本对比例的TC4钛合金的宏观晶粒形貌图,从图4a可以看出,本对比例的TC4钛合金凝固组织呈现<100>方向生长的粗大的柱状晶织构特点。
图4b为本对比例的TC4钛合金的光镜图,从图4b可以看出,本对比例的TC4钛合金的显微组织中,长度超过1.5μm的粗大魏氏α板条和部分次生α板条分布在β基体上。
图4c为本对比例的TC4钛合金的SEM晶内显微组织图(10000×),从图4c可以看出,本对比例的TC4钛合金晶内显微组织中为魏氏α板条和部分次生α板条分布在β基体上,初生α板条呈垂直分布,次生α板条呈网篮状编织,初生和次生α板条尺寸都较类TC4钛合金显著粗大。
将本发明实施例1~实施例3的类TC4钛合金和对比例1的TC4钛合金宏观晶粒形貌图即图1a~图4a进行比较可知,本发明的类TC4钛合金凝固组织与相同含量组成但未添加Mo元素的TC4钛合金相似,均呈现出沿<100>方向生长的粗大柱状晶织构的特点。
将本发明实施例1~实施例3的类TC4钛合金和对比例1的TC4钛合金光镜图即图1b~图4b进行比较可知,本发明添加微量Mo元素并采用激光增材制造的类TC4相比较未添加Mo元素的TC4而言,由于Mo促进了亚稳相的形核和分解,有效地调控初生和次生α相的析出和细化,实现晶内α相的尺寸显著下降,且下降至TC4钛合金的3~5倍。
将本发明实施例1~实施例3的类TC4钛合金和对比例1的TC4钛合金的光镜图即图1c~图4c进行比较可知,本发明添加微量Mo元素并采用激光增材制造的类TC4钛合金的SEM晶内显微组织中初生α和次生α的尺寸均极为细小,初生α宽度小于1μm(亚微米级),次生α尺寸为纳米级(约500nm);未添加Mo的TC4钛合金晶内显微组织未发现初生α相,并且未添加Mo的TC4钛合金晶内初生α板条宽度约1.54μm,相比较添加微量Mo的类TC4钛合金的α相的尺寸粗大得多。
在本发明实施例1~实施例3的类TC4钛合金和对比例1的TC4钛合金的组织中均分别选取3个区域计算α相的体积分数,然后分别取3个区域α相的体积分数的平均值作为对应实施例的类TC4钛合金、对比例的TC4钛合金中α相的体积分数,结果如表1所示。
表1实施例1~实施例3的类TC4钛合金和对比例1的TC4钛合金中α相的体积分数测量结果
从表1可知,本发明实施例1~实施例3的类TC4钛合金中由于添加了Mo元素,其组织中的α相的体积分数得到提升,且加入的Mo含量越大,晶内显微组织中的α相的体积分数越高。
对本发明实施例1~实施例3的类TC4钛合金和对比例1的TC4钛合金中分别取样品(数量为2个)进行室温力学性能检测,然后分别取2个样品的室温力学性能数值的平均值作为对应实施例的类TC4钛合金、对比例的TC4钛合金中室温力学性能结果,如图5和表2所示。
表2实施例1~实施例3的类TC4钛合金和对比例1的TC4钛合金的室温力学性能结果
从图5和表2可知,本发明实施例1~实施例3的类TC4钛合金中由于添加了Mo元素,其抗拉强度和屈服强度均有所提高,且延伸率超过了10%,说明Mo的加入细化了类TC4钛合金的组织,实现了类TC4钛合金的强度和塑性的同步提高,使其获得优良的综合力学性能。
实施例4
本实施例与实施例1的不同之处在于:所述预合金粉末的平均粒度为75μm~100μm,质量纯度为99.6%,氧的含量为0.2%,将所述类TC4预合金粉末在80℃的条件下烘干5h;采用同步送粉的方式将原料粉末激光熔覆沉积在TC4基板表面形成高度为25mm的沉积体,所述同步送粉的送粉速率为4g/min,所述激光立体成形采用的激光功率为1000W,光斑直径分别为1mm,扫描速度为3mm/s,抬升量为0.2mm,搭接率为30%。
实施例5
本实施例与实施例1的不同之处在于:所述预合金粉末的平均粒度为75μm~100μm,质量纯度为99.6%,氧的含量为0.2%;将所述类TC4预合金粉末在90℃的条件下烘干4.5h,采用同步送粉的方式将原料粉末激光熔覆沉积在TC4基板表面形成高度为25mm的沉积体,所述同步送粉的送粉速率为60g/min,所述激光立体成形采用的激光功率为6000W,光斑直径分别为10mm,扫描速度为15mm/s,抬升量为2mm,搭接率为40%。
实施例6
本实施例与实施例1的不同之处在于:所述预合金粉末的平均粒度为75μm~100μm,质量纯度为99.7%,氧的含量为0.1%;将所述类TC4预合金粉末在90℃的条件下烘干4.5h,采用同步送粉的方式将原料粉末激光熔覆沉积在TC4基板表面形成高度为25mm的沉积体,所述同步送粉的送粉速率为4g/min,所述激光立体成形采用的激光功率为1000W,光斑直径为1mm,扫描速度为8mm/s,抬升量为0.1mm,搭接率为40%。
实施例7
本实施例的类TC4钛合金由以下质量百分含量的成分组成:Mo 1.05%,Al6.79%,V 4.51%,余量为Ti和不可避免的杂质;该类TC4钛合金的制备过程包括以下步骤:
步骤一、将类TC4钛合金的预合金粉末在80℃的条件下干燥5h;所述预合金粉末的平均粒度为45μm,质量纯度为99.6%,氧的质量含量为0.2%;
步骤二、以步骤一中经干燥后的类TC4钛合金的预合金粉末作为原料粉末,采用选区激光熔化法制备得到类TC4钛合金;所述选区激光熔化法制备的过程为:先获取目标产品类TC4钛合金的3D模型切片数据的轮廓数据,并生成填充扫描路径,然后根据该填充扫描路径,控制激光束对各层的原料粉末进行选区激光熔化形成钛合金材料;所述选区激光熔化法采用的保护气氛为氩气,所述选区激光熔化采用的激光功率为150W,内填充速度为800mm/s,外填充速度为1000mm/s,抬升量为0.04mm,光斑直径为70μm,道间距为60mm。
经检测,本实施例的类TC4钛合金的室温屈服强度为1005MPa,抗拉强度为1100MPa,延伸率为9.0%。
本实施例中的基板还可为TA1钛板、TA2钛板、TC10钛合金板或TC11钛合金板。
实施例8
本实施例与实施例7的不同之处在于:所述选区激光熔化采用的激光功率为200W,内填充速度为1000mm/s,外填充速度为1500mm/s,抬升量为0.03mm,光斑直径为80μm,道间距为80mm。
经检测,本实施例的类TC4钛合金的室温屈服强度为1105MPa,抗拉强度为1200MPa,延伸率为8.9%。
实施例9
本实施例的类TC4钛合金由以下质量百分含量的成分组成:Mo 1.99%,Al5.52%,V 3.53%,余量为Ti和不可避免的杂质;该类TC4钛合金的制备过程包括以下步骤:
步骤一、将类TC4钛合金的预合金粉末在100℃的条件下干燥4h;所述预合金粉末的平均粒度为45μm,质量纯度为99.7%,氧的质量含量为0.12%;
步骤二、以步骤一中经干燥后的类TC4钛合金的预合金粉末作为原料粉末,采用选区激光熔化法制备得到类TC4钛合金;所述选区激光熔化法制备的过程为:先获取目标产品类TC4钛合金的3D模型切片数据的轮廓数据,并生成填充扫描路径,然后根据该填充扫描路径,控制激光束对各层的原料粉末进行选区激光熔化形成钛合金材料;所述选区激光熔化法采用的保护气氛为氩气,所述选区激光熔化采用的激光功率为500W,内填充速度为1600mm/s,外填充速度为2000mm/s,抬升量为0.06mm,光斑直径为100μm,道间距为120mm。
经检测,本实施例的类TC4钛合金的室温屈服强度为1030MPa,抗拉强度为1190MPa,延伸率为11.8%。
本实施例中的基板还可为TA1钛板、TA2钛板、TC10钛合金板或TC11钛合金板。
实施例10
本实施例的类TC4钛合金由以下质量百分含量的成分组成:Mo 1.50%,Al5.94%,V 3.96%,余量为Ti和不可避免的杂质;该类TC4钛合金的制备过程包括以下步骤:
步骤一、将类TC4钛合金的预合金粉末在90℃的条件下干燥4.5h;所述预合金粉末的平均粒度为45μm,质量纯度为99.7%,氧的质量含量为0.09%;
步骤二、以步骤一中经干燥后的类TC4钛合金的预合金粉末作为原料粉末,采用选区激光熔化法制备得到类TC4钛合金;所述选区激光熔化法制备的过程为:先获取目标产品类TC4钛合金的3D模型切片数据的轮廓数据,并生成填充扫描路径,然后根据该填充扫描路径,控制激光束对各层的原料粉末进行选区激光熔化形成钛合金材料;所述选区激光熔化法采用的保护气氛为氩气,所述选区激光熔化采用的激光功率为300W,内填充速度为1000mm/s,外填充速度为1500mm/s,抬升量为0.05mm,光斑直径为80μm,道间距为90mm。
经检测,本实施例的类TC4钛合金的室温屈服强度为1125MPa,抗拉强度为1200MPa,延伸率为11.5%。
本实施例中的基板还可为TA1钛板、TA2钛板、TC10钛合金板或TC11钛合金板。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化,均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (5)
1.一种面向激光增材制造应用的类TC4钛合金,其特征在于,由以下质量百分含量的成分组成:Mo 1%~2%,Al 5.5%~6.8%,V 3.5%~4.5%,余量为Ti和不可避免的杂质,该类TC4钛合金由包括以下步骤的方法制备得到:
步骤一、将类TC4钛合金的预合金粉末或元素混合粉末在80℃~100℃的条件下干燥4h~5h;
步骤二、以步骤一中经干燥后的类TC4钛合金的预合金粉末或元素混合粉末作为原料粉末,采用激光增材制造方法制备得到类TC4钛合金;所述激光增材制造方法为激光立体成形法;
所述激光立体成形法的制备过程为:先采用同步送粉的方式将原料粉末熔覆沉积在基板表面形成沉积体,再将沉积体与基板分离,得到类TC4钛合金,所述同步送粉的送粉速率为20g/min,保护气氛为氩气,采用的基板为钛板或钛合金板,所述激光立体成形法采用的激光功率为1800W,光斑直径为3mm,扫描速度为10mm/s,抬升量为0.5mm,搭接率为50%。
2.根据权利要求1所述的一种面向激光增材制造应用的类TC4钛合金,其特征在于,由以下质量百分含量的成分组成:Mo 1%~1.5%,Al5.5%~6.8%,V 3.5%~4.5%,余量为Ti和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的一种面向激光增材制造应用的类TC4钛合金,其特征在于,由以下质量百分含量的成分组成:Mo 1.5%,Al5.5%~6.8%,V 3.5%~4.5%,余量为Ti和不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的一种面向激光增材制造应用的类TC4钛合金,其特征在于,步骤二中所述激光立体成形法采用的类TC4钛合金的预合金粉末或元素混合粉末的平均粒度为75μm~150μm,且激光立体成形法采用的类TC4钛合金的预合金粉末或元素混合粉末的质量纯度均不小于99.6%,氧的质量含量均不大于0.2%。
5.根据权利要求1所述的一种面向激光增材制造应用的类TC4钛合金,其特征在于,所述钛板的牌号为TA1或TA2,所述钛合金板的牌号为TC4、TC10或TC11,所述沉积体与基板分离采用线切割加工的方式。
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