CN113403501A - 一种电弧增材用超高韧钛合金及钛合金结构件的制造方法 - Google Patents
一种电弧增材用超高韧钛合金及钛合金结构件的制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113403501A CN113403501A CN202110680677.4A CN202110680677A CN113403501A CN 113403501 A CN113403501 A CN 113403501A CN 202110680677 A CN202110680677 A CN 202110680677A CN 113403501 A CN113403501 A CN 113403501A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pure
- wires
- titanium alloy
- manufacturing
- alloy structural
- 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.)
- Pending
Links
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 95
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 67
- 239000000654 additive Substances 0.000 title claims abstract description 38
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 title claims abstract description 37
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 30
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims abstract description 29
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 24
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 20
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 19
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 6
- 229910000883 Ti6Al4V Inorganic materials 0.000 claims description 4
- NGONBPOYDYSZDR-UHFFFAOYSA-N [Ar].[W] Chemical compound [Ar].[W] NGONBPOYDYSZDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 3
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 24
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 101100356682 Caenorhabditis elegans rho-1 gene Proteins 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 2
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 2
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 2
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 2
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 229910009601 Ti2Cu Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910009843 Ti3Sn Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000005491 wire drawing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- 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
- B22F10/60—Treatment of workpieces or articles after build-up
- B22F10/64—Treatment of workpieces or articles after build-up by thermal means
-
- 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
- B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
- B33Y40/20—Post-treatment, e.g. curing, coating or polishing
-
- 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
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
Abstract
本发明公开了一种电弧增材用超高韧钛合金及钛合金结构件的制造方法,钛合金包括如下以质量百分比计的组分:Al 5.5~9.0%,Zr 5.5~9.0%,Sn 0.5~3.0%,Cu 0~3.0%,余量为Ti和不可避免的杂质。钛合金结构件的制造方法为:设计选用纯钛丝、纯铝丝、纯锆丝、纯锡丝和纯铜丝为原料,以直径为3mm的纯钛丝为基准,在保证各纯金属丝长度一致的前提下,计算纯铝丝、纯锆丝、纯锡丝、纯铜丝的直径,然后制备各纯金属丝;通过缠绕或捆扎的方式将纯钛丝、纯铝丝、纯锆丝、纯锡丝、纯铜丝互相混合,制成混合丝;采用电弧增材方法制造钛合金结构件;在钛合金结构件制造过程中或制造完成后,通过真空退火消除残余应力。该钛合金具有良好的韧性,可通过电弧增材制造成为大型复杂结构。
Description
技术领域
本发明涉及电弧增材用钛合金领域,具体的说是一种电弧增材用超高韧钛合金及钛合金结构件的制造方法。
背景技术
增材制造技术具有近净成形、一次成型等优势,能够一次制造大型金属整体结构件。其中,电弧增材制造技术以电弧为热源,以丝材为堆积原材料,采用逐层堆焊的方式制造金属实体构件,具有成形速率高,致密度高、残余应力小、制造成本低等显著优点。钛合金电弧增材制造结构件未来在航空航天、船舶及海洋装备关键承力结构领域应用前景广阔。
随着断裂力学的发展,钛合金关键承力结构一般采用安全性设计,不仅要有足够的强度,而且要兼顾较高的塑性与良好的韧性。一般要求钛合金屈服强度不低于700MPa,延伸率不低于15%,冲击韧性不低于60J,断裂韧性不低于100MPa·m1/2。强度与塑性、韧性的匹配性作为一种钛合金性能重要的技术指标,越来越得到重视。
目前电弧增材制造钛合金材料一般沿用传统钛合金成分,一般含有2wt%~10wt%β稳定元素,在凝固过程中形成2%~50%的β相,β相在增材制造复杂的热历程中易析出有害相,降低材料塑韧性,甚至导致制造过程中开裂。此外,电弧增材成形过程中熔池和热影响区的尺寸大,成形过程中热积累高,常形成大尺寸的柱状晶和较为明显的热影响条带,造成材料塑韧性降低,目前开展研究的电弧增材Ti-6Al-4V等合金的延伸率一般不超过15%。
因此急需开发一种新型超高韧性钛合金,满足航空航天、船舶与海洋工程用关键承力结构件的共性需求。
发明内容
为了解决现有技术中的不足,本发明提供一种电弧增材用超高韧钛合金及钛合金结构件的制造方法,该钛合金不仅具有良好的韧性,同时还具有良好的抗裂性,可通过电弧增材制造成为大型复杂结构。
为了实现上述目的,本发明采用的具体方案为:
一种电弧增材用超高韧钛合金,所述钛合金包括如下以质量百分比计的组分:Al5.5~9.0%,Zr 5.5~9.0%,Sn 0.5~3.0%,Cu 0~3.0%,余量为Ti和不可避免的杂质。
一种钛合金结构件的制造方法,包括如下步骤:
S1、根据权利要求1中钛合金的成分体系及重量比,设计选用纯钛丝、纯铝丝、纯锆丝、纯锡丝和纯铜丝为原料,以直径为3mm的纯钛丝为基准,在保证各纯金属丝长度一致的前提下,计算纯铝丝、纯锆丝、纯锡丝、纯铜丝的直径,然后制备各纯金属丝;
S2、通过缠绕或捆扎的方式将纯钛丝、纯铝丝、纯锆丝、纯锡丝、纯铜丝互相混合,制成混合丝;
S3、采用电弧增材方法利用混合丝制造钛合金结构件;
S4、在钛合金结构件制造过程中或制造完成后,通过真空退火消除钛合金结构件中的残余应力。
进一步地,步骤S3中,采用电弧增材方法制造钛合金结构件的具体步骤为:以纯钛板或Ti-6Al-4V合金板为基板,采用手工钨极氩弧焊方法堆积,先堆积10mm厚的过渡层,随后逐层堆积直至达到钛合金结构件的目标尺寸,堆积过程中电压为10-15V,电流为80-150A,采用氩气进行保护,氩气流量8-20L/min,堆积完成后机加工去除基板及过渡层。
进一步地,步骤S4中,真空退火的温度为500-800℃,退火时间为1h。
进一步地,步骤S4中,当钛合金结构件的截面厚度大于50mm时,在钛合金结构件制造过程中进行真空退火;当钛合金结构件的截面厚度不大于50mm时,在钛合金结构件制造完成后进行真空退火。
进一步地,钛合金结构件所达到的性能如下:Rm≥800MP、RP0.2≥700MP、A≥15%、KV2≥60J、KIC≥120MPa·m1/2、KISCC≥90MPa·m1/2。
本发明中的钛合金相变点较高,约1000℃~1040℃,增材制造过程中晶粒不易长大;合金的冷、热裂倾向小,结构件截面厚度不大于120mm时无冷、热裂纹;在高温下组织的稳定性好,在增材制造复杂热历程下冲击韧性不超过30%。
本发明添加了5.5-9.0wt%的Al元素,铝元素在钛合金中能起有效的固溶强化作用,提高(α+β)/β相变点,能够固溶于α相内且在铝当量低于9wt%时不产生化合物相,可以提高钛合金强度的同时还能使合金保持良好的塑性;
本发明添加了5.5-9.0wt%的Zr元素,锆的晶格类型与钛完全相同,原子半径也相近,锆元素在α钛和β钛中均能形成无限互溶固溶体,起固溶强化作用,同时锆能促进合金的孪晶变形,对保证材料抗裂性、提高冲击韧性、断裂韧性具有一定的作用。
本发明添加了0.5~3.0wt%的Sn元素,可进一步提升合金的强度,但锡元素易在钛合金中形成Ti3Sn金属间化合物,对塑韧性有不利影响,因此本发明中锡元素添加量不超过3.0wt%。
本发明添加了0~3.0wt%的Cu元素,铜元素在钛中的固溶度较小,一般不起β稳定作用,而是电弧增材的凝固过程中形成Ti2Cu析出相,阻止晶粒长大。
本发明的合金仅含有少量或不含β稳定元素,在增材制造过程中不易形成柱状晶和热影响条带,有利于提高合金的塑性。
有益效果:
1、本发明中的钛合金其为近α钛合金,含有Al、Sn、Zr、Cu等合金元素。其中Al元素为α相稳定元素,能够提高强度的同时进一步提高相变点,防治晶粒异常长大;Zr、Sn元素为中性元素,作用在于进一步提高钛合金强度,其中Zr元素还能稳定材料增材制造性能,提高抗裂性;Cu在钛基体中的溶解度较小,一般以Ti2Cu析出相形式存在,能够细化晶粒。该钛合金具有很高的塑性、韧性,且与强度的匹配性保持一致。该合金在航空航天、船舶和海洋工程等领域具有良好的技术应用与市场前景。
2、本发明可采用纯金属丝直接电弧增材制造出大型结构件,可省去合金熔炼、锻造、拉丝等步骤,大幅度缩短了制造流程、提高了材料收得率,可明显提高制造效率、降低制造成本。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅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做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明的保护范围。
一种电弧增材用超高韧钛合金,所述钛合金包括如下以质量百分比计的组分:Al5.5~9.0%,Zr 5.5~9.0%,Sn 0.5~3.0%,Cu 0~3.0%,余量为Ti和不可避免的杂质。
一种钛合金结构件的制造方法,包括如下步骤:
S1、根据上述钛合金的成分体系及重量比,设计选用纯钛丝、纯铝丝、纯锆丝、纯锡丝和纯铜丝为原料,以直径为3mm的纯钛丝为基准,在保证各纯金属丝长度一致的前提下,计算纯铝丝、纯锆丝、纯锡丝、纯铜丝的直径,然后制备各纯金属丝;
S2、通过缠绕或捆扎的方式将纯钛丝、纯铝丝、纯锆丝、纯锡丝、纯铜丝互相混合,制成混合丝;
S3、采用电弧增材方法利用混合丝制造钛合金结构件;详细地,以纯钛板或Ti-6Al-4V合金板为基板,采用手工钨极氩弧焊方法堆积,先堆积10mm厚的过渡层,随后逐层堆积直至达到钛合金结构件的目标尺寸,堆积过程中电压为10-15V,电流为80-150A,采用氩气进行保护,氩气流量8-20L/min,堆积完成后机加工去除基板及过渡层;
S4、在钛合金结构件制造过程中或制造完成后,通过真空退火消除钛合金结构件中的残余应力,真空退火的温度为500-800℃,退火时间为1h;其中,当钛合金结构件的截面厚度大于50mm时,在钛合金结构件制造过程中进行真空退火;当钛合金结构件的截面厚度不大于50mm时,在钛合金结构件制造完成后进行真空退火。
需要说明的是,步骤S1中,以纯钛丝和纯铝丝为例阐述纯金属丝直径的计算方法:令纯钛丝和纯铝丝的长度均为L,纯钛丝的质量为w1,半径为d1,密度为ρ1;纯铝丝的质量为w2,半径为d2,密度为ρ2;则
在w1、w2、ρ1、ρ2和d1(d1取3mm)均已知的情况下,即可计算出纯铝丝的直径。
实施例1
一种电弧增材用超高韧钛合金,所述钛合金包括如下以质量百分比计的组分:Al5.5%,Zr9.0%,Sn0.5%,余量为Ti和不可避免的杂质。
钛合金结构件(管壳式换热器外壳,其截面厚度为15mm)的制造方法为:根据合金重量比计算所需丝材直径并制备各纯金属丝材,钛丝3.0mm,铝丝1.0mm,锆丝0.8mm,锡丝0.2mm,将丝材通过捆扎方式制成混合丝;以电弧为热源增材制造管壳式换热器外壳,电弧参数:电压12V,电流120A,氩气流量8L/min。结构件制造完成后去应力退火,退火温度500℃,退火时间1h。
实施例2
一种电弧增材用超高韧钛合金,所述钛合金包括如下以质量百分比计的组分:Al9%,Zr 5.5%,Sn 3%,Cu 3%,余量为Ti和不可避免的杂质。
钛合金结构件(钛合金螺旋桨,其截面最大厚度为80mm)的制造方法为:根据合金重量比计算所需丝材直径并制备各纯金属丝材,钛丝3.0mm,铝丝1.2mm,锆丝0.6mm,锡丝0.4mm,铜丝0.4mm,将丝材通过捆扎方式制成混合丝;以电弧为热源增材制造钛合金螺旋桨,电弧参数:电压12V,电流120A,氩气流量20L/min;每堆积20kg进行一次去应力退火,退火温度500℃,退火时间1h。
实施例3
一种电弧增材用超高韧钛合金,所述钛合金包括如下以质量百分比计的组分:Al6%,Zr 6%,Sn 3%,余量为Ti和不可避免的杂质。
钛合金结构件(钛合金高压气瓶,其截面最大厚度为80mm)的制造方法为:根据合金重量比计算所需丝材直径并制备各纯金属丝材,钛丝3.0mm,铝丝1.0mm,锆丝0.6mm,锡丝0.5mm,将丝材通过互相缠绕方式制成混合丝。以电弧为热源增材制造钛合金高压气瓶,电弧参数:电压15V,电流100A,氩气流量12L/min。结构件制造完成后去应力退火,退火温度550℃,退火时间1h。
实施例4
一种电弧增材用超高韧钛合金,所述钛合金包括如下以质量百分比计的组分:Al9%,Zr 6%,Sn 2%,余量为Ti和不可避免的杂质。
钛合金结构件(钛合金球壳,其截面最大厚度为12mm)的制造方法为:根据合金重量比计算所需丝材直径并制备各纯金属丝材,钛丝3.0mm,铝丝1.2mm,锆丝0.6mm,锡丝0.4mm,将丝材通过捆扎方式制成混合丝;以电弧为热源增材制造钛合金螺旋桨,电弧参数:电压12V,电流120A,氩气流量10L/min;结构件制造完成后去应力退火,退火温度800℃,退火时间1h。
实施例5
一种电弧增材用超高韧钛合金,所述钛合金包括如下以质量百分比计的组分:Al6%,Zr 9%,Sn 3%,Cu 3%,余量为Ti和不可避免的杂质。
钛合金结构件(钛合金蜂窝结构,其截面最大厚度为55mm)的制造方法为:根据合金重量比计算所需丝材直径并制备各纯金属丝材,钛丝3.0mm,铝丝1.0mm,锆丝0.8mm,锡丝0.5mm,铜丝0.4mm,将各纯金属丝材通过互相缠绕方式制成混合丝。以电弧为热源增材制造钛合金蜂窝结构,电弧参数:电压15V,电流150A,氩气流量15L/min。每堆积20kg进行一次去应力退火,退火温度500℃,退火时间1h。
对实施例1~实施例5制造的钛合金结构件进行性能测试,其结果详见表1。
表1实施例1~实施例5制造的钛合金结构件的性能测试结果
由表1可知,本发明中的超高韧钛合金在屈服强度高于740MPa的情况下,兼顾了较高的塑性与良好的韧性,尤其是室温冲击功高达60J以上,相当于或高于同等强度的变形钛合金锻件,非常适合用于船舶与海洋工程大型结构件。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非随本发明作任何形式上的限制。凡根据本发明的实质所做的等效变换或修饰,都应该涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种电弧增材用超高韧钛合金,其特征在于,所述钛合金包括如下以质量百分比计的组分:Al 5.5~9.0%,Zr 5.5~9.0%,Sn 0.5~3.0%,Cu 0~3.0%,余量为Ti和不可避免的杂质。
2.一种钛合金结构件的制造方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1、根据权利要求1中钛合金的成分体系及重量比,设计选用纯钛丝、纯铝丝、纯锆丝、纯锡丝和纯铜丝为原料,以直径为3mm的纯钛丝为基准,在保证各纯金属丝长度一致的前提下,计算纯铝丝、纯锆丝、纯锡丝、纯铜丝的直径,然后制备各纯金属丝材;
S2、通过缠绕或捆扎的方式将纯钛丝、纯铝丝、纯锆丝、纯锡丝、纯铜丝互相混合,制成混合丝;
S3、采用电弧增材方法利用混合丝制造钛合金结构件;
S4、在钛合金结构件制造过程中或制造完成后,通过真空退火消除钛合金结构件
中的残余应力。
3.根据权利要求2所述的一种钛合金结构件的制造方法,其特征在于:步骤S3中,采用电弧增材方法制造钛合金结构件的具体步骤为:以纯钛板或Ti-6Al-4V合金板为基板,采用手工钨极氩弧焊方法堆积,先堆积10mm厚的过渡层,随后逐层堆积直至达到钛合金结构件的目标尺寸,堆积过程中电压为10-15V,电流为80-150A,采用氩气进行保护,氩气流量8-20L/min,堆积完成后机加工去除基板及过渡层。
4.根据权利要求2所述的一种钛合金结构件的制造方法,其特征在于:步骤S4中,真空退火的温度为500-800℃,退火时间为1h。
5.根据权利要求2所述的一种钛合金结构件的制造方法,其特征在于:步骤S4中,当钛合金结构件的截面厚度大于50mm时,在钛合金结构件制造过程中进行真空退火;当钛合金结构件的截面厚度不大于50mm时,在钛合金结构件制造完成后进行真空退火。
6.根据权利要求2所述的一种钛合金结构件的制造方法,其特征在于:钛合金结构件所达到的性能如下:Rm≥800MP、RP0.2≥700MP、A≥15%、KV2≥60J、KIC≥120MPa·m1/2、KISCC≥90MPa·m1/2。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110680677.4A CN113403501A (zh) | 2021-06-18 | 2021-06-18 | 一种电弧增材用超高韧钛合金及钛合金结构件的制造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110680677.4A CN113403501A (zh) | 2021-06-18 | 2021-06-18 | 一种电弧增材用超高韧钛合金及钛合金结构件的制造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113403501A true CN113403501A (zh) | 2021-09-17 |
Family
ID=77681654
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110680677.4A Pending CN113403501A (zh) | 2021-06-18 | 2021-06-18 | 一种电弧增材用超高韧钛合金及钛合金结构件的制造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113403501A (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114351004A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-04-15 | 温州大学 | 一种电弧增材用低成本钛合金丝材及其结构件的制造方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104018027A (zh) * | 2014-05-09 | 2014-09-03 | 中国科学院金属研究所 | 一种新型耐热钛合金及其加工制造方法和应用 |
EP3685957A1 (en) * | 2019-01-28 | 2020-07-29 | Goodrich Corporation | Systems and methods for wire deposited additive manufacturing using titanium |
CN112105751A (zh) * | 2018-05-07 | 2020-12-18 | 冶联科技地产有限责任公司 | 高强度钛合金 |
CN112620890A (zh) * | 2020-12-04 | 2021-04-09 | 西安交通大学 | 一种NiTi形状记忆合金电弧熔丝增材制造丝材进给方法 |
-
2021
- 2021-06-18 CN CN202110680677.4A patent/CN113403501A/zh active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104018027A (zh) * | 2014-05-09 | 2014-09-03 | 中国科学院金属研究所 | 一种新型耐热钛合金及其加工制造方法和应用 |
CN112105751A (zh) * | 2018-05-07 | 2020-12-18 | 冶联科技地产有限责任公司 | 高强度钛合金 |
EP3685957A1 (en) * | 2019-01-28 | 2020-07-29 | Goodrich Corporation | Systems and methods for wire deposited additive manufacturing using titanium |
CN112620890A (zh) * | 2020-12-04 | 2021-04-09 | 西安交通大学 | 一种NiTi形状记忆合金电弧熔丝增材制造丝材进给方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114351004A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-04-15 | 温州大学 | 一种电弧增材用低成本钛合金丝材及其结构件的制造方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106827712B (zh) | 热交换器用钎焊铝合金复合板材、芯层材料及制备方法 | |
CN111187950B (zh) | 6系铝合金及其制备方法,移动终端 | |
EP3202931B1 (en) | Ni BASED SUPERHEAT-RESISTANT ALLOY | |
CN109266901B (zh) | 一种Cu15Ni8Sn高强耐磨合金杆/丝的制备方法 | |
CN110331319B (zh) | 一种含钪和铒的高强、高塑性耐蚀铝合金及其制备方法 | |
CN110592435A (zh) | 一种轻量化铝合金型材 | |
CN111230356B (zh) | 一种适用于电弧熔丝增材制造的铝镁合金焊丝 | |
CN115011846B (zh) | 一种高强度、高稳定性Al-Mg-Si-Cu-Sc铝合金及其制备方法 | |
CN111850361A (zh) | 一种高强耐蚀可焊铝镁饵锆合金宽幅薄板及其制备方法 | |
CN113249993B (zh) | 一种起重机用轻质超高强耐蚀可焊钛合金丝绳及其制备方法 | |
CN113403501A (zh) | 一种电弧增材用超高韧钛合金及钛合金结构件的制造方法 | |
CN114535478A (zh) | 一种超轻高强镁锂合金的旋转模锻制备方法 | |
CN111411260B (zh) | 一种3d打印船用钛合金及制备方法 | |
CN109967915B (zh) | 一种用于高性能铝合金的含钪铝合金焊丝 | |
CN112322987B (zh) | 一种电弧增材制造用超高强钢丝材及制备方法 | |
CN104694792A (zh) | 一种含亚共晶硅防腐铝合金材料及其处理工艺 | |
CN111070814B (zh) | 一种三明治结构金属材料及其制备方法 | |
CN110453162B (zh) | 一种Al-Mg-Li-Yb合金三级均匀化处理工艺 | |
CN113136509A (zh) | 耐海洋环境的5083铝合金板带材及其生产方法 | |
CN112695234A (zh) | 一种耐蚀铝合金及其制备方法 | |
CN111334693A (zh) | 一种用于舰船的高强度Al-Mg-Zr焊丝及其制备方法 | |
CN112813299A (zh) | 一种高强度低成本耐蚀钛合金 | |
CN111961917B (zh) | 一种氧化石墨烯增强钛合金及其制备方法 | |
CN110129639B (zh) | 一种适用于无焊后热处理的高性能Al-Zn-Mg合金 | |
CN108396175A (zh) | 一种低成本高强钛合金及其制备方法与应用 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210917 |
|
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |