CN114273672B - 一种tc18钛合金零件的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供了一种TC18钛合金零件的制备方法,包括:根据需要成型的TC18钛合金零件进行三维模型建模,随后将模型导入切片软件中进行分层切片处理,将切片文件导入激光选区熔化设备中;将TC18球形粉末进行烘干;将烘干后的粉末倒入激光选区熔化设备的储粉舱,并通入氩气进行净化;将基板预热到预热预设温度;成型:通过激光选区熔化成型工艺形成TC18钛合金零件;将基板和成型于基板上的TC18钛合金零件从取出;一级热处理;切割:将一级热处理后的TC18钛合金零件从基板上切割下来;二级热处理。本申请实施例解决了壁厚较薄的TC18钛合金零件发生变形的技术问题。
Description
技术领域
本申请涉及TC18钛合金零件制造技术领域,具体地,涉及一种TC18钛合金零件的制备方法。
背景技术
TC18钛合金:名义成分为Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe。TC18钛合金是一种高强高韧的富β双相钛合金,具有强度高,断裂韧性好,抗腐蚀性能优异等特性,是航空航天中重要的结构材料,广泛应用于飞机机身结构、起落架等部件。
通过采用高能激光作为烧结热源,在计算机模型的引导下对金属粉末进行逐层地选择性烧结,从而实现三维部件直接制造。该技术首先是对成型部件进行三维建模,随后将模型导入切片软件中分层切片处理,并获得单个切片层中激光的运行轨迹,随后诱导激光按照设定路径运动,对粉末进行选择性烧结,最终逐层累积获得三维部件。
激光选区熔化技术:又称SLM技术,是一种典型的金属3D打印技术。设备内置有储粉舱、成型舱、光学系统和机械传动系统。在部件加工前,先在设备内部充入高纯氩气,保证内部的氧含量达到ppm级别,即可开始进行加工。在进行部件加工时,储粉舱会上升一个层厚的高度,同时成型舱下降一个层厚的高度,刮刀均匀的将粉末送至成型舱中的基板上。由激光器产生的高能激光(连续/脉冲)在透镜的聚焦下射向振镜,激光在振镜的反射下直接射向粉末层。振镜在模型软件和机械传统的控制下可以不断做角度上的移动,因此激光就可以在粉末层上选择区域进行烧结。加工时先将TC18钛合金做成TC18钛合金球形粉末,再用SLM技术将其烧结成为实体部件。
采用SLM技术加工的TC18钛合金零件,在TC18钛合金零件成型后,将TC18钛合金零件切割下来过程,由于打印过程中的残余应力会导致TC18钛合金零件和基板发生变形,使得壁厚较薄的TC18钛合金零件发生变形而报废。
在背景技术中公开的上述信息仅用于加强对本申请的背景的理解,因此其可能包含没有形成为本领域普通技术人员所知晓的现有技术的信息。
发明内容
本申请实施例提供了一种TC18钛合金零件的制备方法,以解决壁厚较薄的TC18钛合金零件发生变形而报废的技术问题。
本申请实施例提供了一种TC18钛合金零件的制备方法,包括:
根据需要成型的TC18钛合金零件进行三维模型建模,随后将模型导入切片软件中进行分层切片处理,将切片文件导入激光选区熔化设备中,并在激光选区熔化设备中设定单个切片层中激光扫描路径和成型加工参数;
将TC18球形粉末放入真空干燥箱中进行烘干;
将烘干后的粉末倒入激光选区熔化设备的储粉舱,并在激光选区熔化设备中通入氩气进行净化;
将激光选区熔化设备的基板预热到预热预设温度;
成型:通过激光选区熔化成型工艺,在激光选区熔化设备的基板之上形成具有亚稳β相的TC18钛合金零件;
取出:将基板和成型于基板上的TC18钛合金零件从激光选区熔化设备中取出;
一级热处理,所述一级热处理过程包括:将基板和成型于基板上的TC18钛合金零件放入到真空中,在一级温度区间进行一级保温时间的热处理,随后冷却至第一级冷却温度,再通入氩气冷却至室温;
切割:将一级热处理后的TC18钛合金零件从基板上切割下来;
二级热处理,所述二级热处理过程包括:将切割下来的TC18钛合金零件再次放入到真空中,在二级温度区间进行二级保温时间的热处理,随后通入氩气冷却至室温。
本申请实施例由于采用以上技术方案,具有以下技术效果:
在激光选区熔化设备的基板之上形成具有亚稳β相的TC18钛合金零件之后,没有直接将TC18钛合金零件从基板上切割下来,而是将基板和成型于基板上的TC18钛合金零件从激光选区熔化设备的成型舱中取出,进行一级热处理。一级热处理用于消除残余应力且析出等轴状初生α相组织。之后再将一级热处理后的TC18钛合金零件从基板上切割下来,进行二级热处理。二级热处理用于在亚稳β相之间析出次生α相组织。经过一级热处理过程经过一级热处理过程、二级热处理过程的TC18钛合金零件,具有残余的亚稳β相、等轴状初生α相组织和针状次生α相组织,强度和塑性都较为合理,能够满足航空航天标准。如果不进行一级热处理直接把TC18钛合金零件切割下来,激光选区熔化成型工艺过程中的残余应力会导致TC18钛合金零件和基板发生变形,使得壁厚较薄的TC18钛合金零件发生变形而报废。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解,构成本申请的一部分,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
图1为本申请实施例一的TC18钛合金零件的制备方法的流程图;
图2为图1所示的TC18钛合金零件的制备方法在激光选区熔化成型之后的TC18钛合金零件的金相图;
图3为图1所示的TC18钛合金零件的制备方法在激光选区熔化成型之后的TC18钛合金零件的X射线衍射图;
图4为实施例一和实施例二的TC18钛合金零件的制备方法中一级热处理过程结束后的TC18钛合金零件的金相图;
图5为实施例一和实施例二的TC18钛合金零件的制备方法中二级热处理过程结束后的TC18钛合金零件的金相图;
图6为实施例一和实施例二的TC18钛合金零件的制备方法中成型过程结束后的TC18钛合金零件的低倍电镜图。
附图标记:
11亚稳β相,12等轴状初生α相组织,13针状次生α相组织,
具体实施方式
为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明,显然,所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例,而不是所有实施例的穷举。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一
如图1至图6所示,本申请实施例的TC18钛合金零件的制备方法,包括:
根据需要成型的TC18钛合金零件进行三维模型建模,随后将模型导入切片软件中进行分层切片处理,将切片文件导入激光选区熔化设备中,并在激光选区熔化设备中设定单个切片层中激光扫描路径和成型加工参数;
将TC18球形粉末放入真空干燥箱中进行烘干;
将烘干后的粉末倒入激光选区熔化设备的储粉舱,并在激光选区熔化设备中通入氩气进行净化;
将激光选区熔化设备的基板预热到预热预设温度;
成型:通过激光选区熔化成型工艺,在激光选区熔化设备的基板之上形成具有亚稳β相11的TC18钛合金零件;如图2和图3所示,激光选区熔化成型工艺成型后的TC18钛合金零件只有亚稳β相11,没有α相组织;
取出:将基板和成型于基板上的TC18钛合金零件从激光选区熔化设备的成型舱中取出;
一级热处理,如图4所示,用于消除残余应力且析出等轴状初生α相组织12,所述一级热处理过程包括:将基板和成型于基板上的TC18钛合金零件放入到真空退火炉中,在一级温度区间进行一级保温时间的热处理,随后随炉冷却至第一级冷却温度,再通入氩气冷却至室温;
切割:将一级热处理后的TC18钛合金零件从基板上切割下来;
二级热处理,如图5所示,用于在亚稳β相之间析出针状次生α相组织13,所述二级热处理过程包括:将切割下来的TC18钛合金零件再次放入到真空退火炉中,在二级温度区间进行二级保温时间的热处理,随后通入氩气冷却至室温。
本申请实施例的TC18钛合金零件的制备方法,在激光选区熔化设备的基板之上形成具有亚稳β相的TC18钛合金零件之后,没有直接将TC18钛合金零件从基板上切割下来,而是将基板和成型于基板上的TC18钛合金零件从激光选区熔化设备的成型舱中取出,进行一级热处理。一级热处理用于消除残余应力且析出等轴状初生α相组织。之后再将一级热处理后的TC18钛合金零件从基板上切割下来,进行二级热处理。二级热处理用于在亚稳β相之间析出次生α相组织。经过一级热处理过程经过一级热处理过程、二级热处理过程的TC18钛合金零件,具有残余的亚稳β相、等轴状初生α相组织和针状次生α相组织,强度和塑性都较为合理,能够满足航空航天标准。如果不进行一级热处理直接把TC18钛合金零件切割下来,激光选区熔化成型工艺过程中的残余应力会导致TC18钛合金零件和基板发生变形,使得壁厚较薄的TC18钛合金零件发生变形而报废。
实施中,在取出和一级热处理之间,还包括:
喷砂处理:对TC18钛合金零件的表面进行喷砂处理。
采用喷砂机对一级热处理前的TC18钛合金零件进行喷砂处理,将TC18钛合金零件表面可能存在的颗粒如TC18钛合金球形粉末吹走。
实施中,成型的步骤,具体包括:
成型步骤一:激光选区熔化设备的送粉系统在成型舱的基板上均匀铺覆一层预设层厚的TC18钛合金球形粉末;
成型步骤二:激光按照预先设定的激光扫描路径,对基板上的TC18钛合金球形粉末进行扫描,TC18钛合金球形粉末熔化并凝固,形成熔覆层;
成型步骤三:完成成型步骤二中一个层面扫描后,基板下降一个预设层厚的距离,并在成型步骤二中形成的熔覆层上再均匀铺上一个预设层厚的TC18钛合金球形粉末;
重复成型步骤二和成型步骤三,直至TC18钛合金零件的结构;
成型步骤四:对TC18钛合金零件的结构的外轮廓进行扫描。
形成如图6所示的TC18钛合金零件,TC18钛合金零件的致密度为99.9%,无缺陷出现,相对密度较高。
实施中,在激光选区熔化设备中通入氩气进行净化的过程中,使得激光选区熔化设备内的氧含量低于700ppm;
实施中,烘干的温度为大于等于80℃小于等于100℃,烘干的时间为大于等于6小时小于等于8小时;
激光选区熔化设备的激光器为光纤激光器,激光光斑直径为大于等于60μm小于等于100μm,或者激光光斑直径为大于等于80μm小于等于100μm,或者激光光斑直径为80μm,或者激光光斑直径为100μm。
具体的,激光器发出的激光经透镜聚焦和振镜的反射下射向粉末层,激光器发出的激光在粉末层处的光斑为激光光斑。
实施中,预热预设温度为大于等于100℃小于等于200℃;或者预热预设温度为大于等于150℃小于等于200℃。
实施中,TC18钛合金球形粉末直径的取值范围为大于等于15μm小于等于53μm。
TC18钛合金球形粉末是真空感应熔炼气体雾化制成的TC18钛合金球形粉末。
具体的,成型的步骤中,激光选区熔化设备中通入的氩气是高纯氩气。
实施例二
本申请实施例的TC18钛合金零件的制备方法,在实施例一的基础上,还具有如下特征。
实施中,所述一级温度区间为大于等于820℃小于等于830℃,所述一级保温时间为大于等于2小时小于等于3小时,所述第一级冷却温度为780℃;
所述二级温度区间为大于等于600℃小于等于620℃,所述二级保温时间为大于等于4小时小于等于6小时。
新增的一级热处理的步骤,有两个作用,一是可以消除残余应力,二是在TC18钛合金零件中析出等轴状初生α相,这样,TC18钛合金零件中具有等轴状初生α相组织和残余的亚稳β相。
二级热处理的步骤,使得TC18钛合金零件在亚稳β相之间中析出针状次生α相组织。
这样,经过一级热处理和二级热处理的TC18钛合金零件具有双态组织,等轴状初生α相组织和针状次生α相组织。
具有双态组织的TC18钛合金零件,强度和塑性都较为合理,能够满足航空航天标准。
本申请面临的技术问题为:
激光选区熔化成型工艺直接成型的TC18钛合金零件,经金相和X射线衍射表明,仅存在亚稳β相,不存在α相组织。这种仅包含亚稳β相微观组织的TC18钛合金零件的强度较低(如下表:所示,强度仅为880MPa,低于航天标准的1100MPa),不符合航天标准。
针对激光选区熔化成型工艺直接成型的TC18钛合金零件,传统的消除残余应力的退火温度为大于等于600℃小于等于700℃。如果直接将TC18钛合金零件在大于等于600℃小于等于700℃下进行去应力退火,会使得亚稳β相全部转化成细小的α相组织,进而使得TC18钛合金零件过度强化,而不利于TC18钛合金零件的塑性。
本申请的一级热处理的步骤和传统的钛合金零件消除残余应力的步骤有实质区别。传统的钛合金零件消除残余应力的步骤,是已经将钛合金零件从基板上切割下来。而本申请的一级热处理基板和成型于基板上的TC18钛合金零件尚未进行切割,因此,本申请的一级热处理尤其适用于壁厚较薄的TC18钛合金零件。另外,本申请的一级热处理的一级温度区间和传统的钛合金消除残余应力的退火温度的区间明显不同,使得一级热处理不仅能够消除残余应力,而且能够析出等轴状等轴状初生α相组织,兼顾了强度和塑性,避免了TC18钛合金零件过度强化。
实施中,成型步骤一和二中,具体的成型加工参数如下:
在基板上均匀铺覆TC18钛合金球形粉末的厚度为大于等于30μm小于等于40μm;即预设层厚的取值范围为大于等于30μm小于等于40μm;
激光功率大于等于260W小于等于320W,扫描速度为大于等于1300mm/s小于等于1400mm/s,扫描间距为大于等于90μm小于等于110μm,焦偏距采用正焦偏距,偏离的距离为大于等于2mm小于等于3mm,扫描策略为条纹扫描模式。
上述成型步骤一和二的成型加工参数下成型的TC18钛合金零件的致密度为99.9%,无缺陷出现。
实施中,成型步骤四中,具体的成型加工参数如下:
针对上表面:激光功率为大于等于120W小于等于140W,扫描速度为大于等于900mm/s小于等于1000mm/s;
针对下表面:激光功率为大于等于125W小于等于148W,扫描速度为大于等于900mm/s小于等于1000mm/s。
成型步骤四是轮廓成型的步骤,对TC18钛合金零件的轮廓进行扫描,提高表面质量。以成型步骤四处理后,可以克服阶梯效应和球化效应导致的表面粗糙问题,使得成型的TC18钛合金部件的表面粗糙度小于10微米。
本申请实施例的TC18钛合金零件的制备方法,两次制备出的具有残余的亚稳β相、等轴状初生α相组织和针状次生α相组织的TC18钛合金零件的性能如下表所示:
实施例三
本申请实施例的TC18钛合金零件的制备方法,在实施例一的基础上,还具有如下特征。
实施中,所述一级温度区间为大于等于800℃小于等于830℃,所述一级保温时间为大于等于2小时小于等于3小时,所述第一级冷却温度为775℃;
所述二级温度区间为大于等于600℃小于等于620℃,所述二级保温时间为大于等于4小时小于等于6小时。
新增的一级热处理的步骤,有两个作用,一是可以消除残余应力,二是在TC18钛合金零件中析出等轴状初生α相,这样,TC18钛合金零件中具有等轴状初生α相组织和残余的亚稳β相。
二级热处理的步骤,使得TC18钛合金零件在亚稳β相之间中析出针状次生α相组织。
这样,经过一级热处理和二级热处理的TC18钛合金零件具有双态组织,等轴状初生α相组织和针状次生α相组织。
具有双态组织的TC18钛合金零件,强度和塑性都较为合理,能够满足航空航天标准。
实施中,成型步骤一和二中,具体的成型加工参数如下:
预设层厚的取值范围为大于等于30μm小于等于45μm;
激光功率大于等于220W小于等于320W,扫描速度为大于等于1250mm/s小于等于1400mm/s,扫描间距为大于等于90μm小于等于120μm,焦偏距采用正焦偏距,偏离的距离为大于等于1mm小于等于3mm,扫描策略为条纹扫描模式。
上述成型步骤一和二的成型加工参数下成型的TC18钛合金零件的致密度为99.9%,无缺陷出现。
实施中,成型步骤四中,具体的成型加工参数如下:
针对上表面:激光功率为大于等于110W小于等于130W,扫描速度为大于等于800mm/s小于等于1000mm/s;
针对下表面:激光功率为大于等于115W小于等于145W,扫描速度为大于等于900mm/s小于等于1100mm/s。
成型步骤四是轮廓成型的步骤,对TC18钛合金零件的轮廓进行扫描,提高表面质量。以成型步骤四处理后,可以克服阶梯效应和球化效应导致的表面粗糙问题,使得成型的TC18钛合金部件的表面粗糙度小于10微米。
本申请实施例的TC18钛合金零件的制备方法,两次制备出的具有残余的亚稳β相、等轴状初生α相组织和针状次生α相组织的TC18钛合金零件的性能如下表所示:
实施例四
本申请实施例的TC18钛合金零件的制备方法,在实施例一的基础上,还具有如下特征。
实施中,所述一级温度区间为大于等于810℃小于等于830℃,所述一级保温时间为大于等于2小时小于等于3小时,所述第一级冷却温度为785℃;
所述二级温度区间为大于等于600℃小于等于620℃,所述二级保温时间为大于等于4小时小于等于6小时。
新增的一级热处理的步骤,有两个作用,一是可以消除残余应力,二是在TC18钛合金零件中析出等轴状初生α相,这样,TC18钛合金零件中具有等轴状初生α相组织和残余的亚稳β相。
二级热处理的步骤,使得TC18钛合金零件在亚稳β相之间中析出针状次生α相组织。
这样,经过一级热处理和二级热处理的TC18钛合金零件具有双态组织,等轴状初生α相组织和针状次生α相组织。
具有双态组织的TC18钛合金零件,强度和塑性都较为合理,能够满足航空航天标准。
实施中,成型步骤一和二中,具体的成型加工参数如下:
预设层厚的取值范围为大于等于30μm小于等于60μm;
激光功率大于等于240W小于等于300W,扫描速度为大于等于1200mm/s小于等于1400mm/s,扫描间距为大于等于80μm小于等于120μm,焦偏距采用正焦偏距,偏离的距离为大于等于2mm小于等于4mm,扫描策略为条纹扫描模式。
上述成型步骤一和二的成型加工参数下成型的TC18钛合金零件的致密度为99.9%,无缺陷出现。
实施中,成型步骤四中,具体的成型加工参数如下:
针对上表面:激光功率为大于等于100W小于等于140W,扫描速度为大于等于850mm/s小于等于950mm/s;
针对下表面:激光功率为大于等于120W小于等于150W,扫描速度为大于等于800mm/s小于等于950mm/s。
成型步骤四是轮廓成型的步骤,对TC18钛合金零件的轮廓进行扫描,提高表面质量。以成型步骤四处理后,可以克服阶梯效应和球化效应导致的表面粗糙问题,使得成型的TC18钛合金部件的表面粗糙度小于10微米。
本申请实施例的TC18钛合金零件的制备方法,两次制备出的具有残余的亚稳β相、等轴状初生α相组织和针状次生α相组织的TC18钛合金零件的性能如下表所示:
在本申请及其实施例的描述中,需要理解的是,术语“顶”、“底”、“高度”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请及其实施例中,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接,还可以是通信;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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请及其实施例中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
上文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开,上文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然,它们仅仅为示例,并且目的不在于限制本申请。此外,本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母,这种重复是为了简化和清楚的目的,其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外,本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子,但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
尽管已描述了本申请的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然,本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样,倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内,则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (12)
1.一种TC18钛合金零件的制备方法,其特征在于,包括:
根据需要成型的TC18钛合金零件进行三维模型建模,随后将模型导入切片软件中进行分层切片处理,将切片文件导入激光选区熔化设备中,并在激光选区熔化设备中设定单个切片层中激光扫描路径和成型加工参数;
将TC18球形粉末放入真空干燥箱中进行烘干;
将烘干后的粉末倒入激光选区熔化设备的储粉舱,并在激光选区熔化设备中通入氩气进行净化;
将激光选区熔化设备的基板预热到预热预设温度;
成型:通过激光选区熔化成型工艺,在激光选区熔化设备的基板之上形成具有亚稳β相的TC18钛合金零件;
取出:将基板和成型于基板上的TC18钛合金零件从激光选区熔化设备中取出;
一级热处理,所述一级热处理过程包括:将基板和成型于基板上的TC18钛合金零件放入到真空中,在一级温度区间进行一级保温时间的热处理,随后冷却至第一级冷却温度,再通入氩气冷却至室温;
切割:将一级热处理后的TC18钛合金零件从基板上切割下来;
二级热处理,所述二级热处理过程包括:将切割下来的TC18钛合金零件再次放入到真空中,在二级温度区间进行二级保温时间的热处理,随后通入氩气冷却至室温;
所述一级温度区间为大于等于820℃小于等于830℃,所述一级保温时间为大于等于2小时小于等于3小时,所述第一级冷却温度为780℃;
所述二级温度区间为大于等于600℃小于等于620℃,所述二级保温时间为大于等于4小时小于等于6小时。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在取出和一级热处理之间,还包括:
喷砂处理:对TC18钛合金零件的表面进行喷砂处理。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,成型的步骤,具体包括:
成型步骤一:激光选区熔化设备的送粉系统在成型舱的基板上均匀铺覆一层预设层厚的TC18钛合金球形粉末;
成型步骤二:激光按照预先设定的激光扫描路径,对基板上的TC18钛合金球形粉末进行扫描,TC18钛合金球形粉末熔化并凝固,形成熔覆层;
成型步骤三:完成成型步骤二中一个层面扫描后,基板下降一个预设层厚的距离,并在成型步骤二中形成的熔覆层上再均匀铺上一个预设层厚的TC18钛合金球形粉末;
重复成型步骤二和成型步骤三,直至TC18钛合金零件的结构;
成型步骤四:对TC18钛合金零件的结构的外轮廓进行扫描。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,成型步骤一和二中,具体的成型加工参数如下:
预设层厚的取值范围为大于等于30μm小于等于40μm;
激光功率大于等于260W小于等于320W,扫描速度为大于等于1300mm/s小于等于1400mm/s,扫描间距为大于等于90μm小于等于110μm,焦偏距采用正焦偏距,偏离的距离为大于等于2mm小于等于3mm,扫描策略为条纹扫描模式。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,成型步骤四中,具体的成型加工参数如下:
针对上表面:激光功率为大于等于120W小于等于140W,扫描速度为大于等于900mm/s小于等于1000mm/s;
针对下表面:激光功率为大于等于125W小于等于148W,扫描速度为大于等于900mm/s小于等于1000mm/s。
6.一种TC18钛合金零件的制备方法,其特征在于,包括:
根据需要成型的TC18钛合金零件进行三维模型建模,随后将模型导入切片软件中进行分层切片处理,将切片文件导入激光选区熔化设备中,并在激光选区熔化设备中设定单个切片层中激光扫描路径和成型加工参数;
将TC18球形粉末放入真空干燥箱中进行烘干;
将烘干后的粉末倒入激光选区熔化设备的储粉舱,并在激光选区熔化设备中通入氩气进行净化;
将激光选区熔化设备的基板预热到预热预设温度;
成型:通过激光选区熔化成型工艺,在激光选区熔化设备的基板之上形成具有亚稳β相的TC18钛合金零件;
取出:将基板和成型于基板上的TC18钛合金零件从激光选区熔化设备中取出;
一级热处理,所述一级热处理过程包括:将基板和成型于基板上的TC18钛合金零件放入到真空中,在一级温度区间进行一级保温时间的热处理,随后冷却至第一级冷却温度,再通入氩气冷却至室温;
切割:将一级热处理后的TC18钛合金零件从基板上切割下来;
二级热处理,所述二级热处理过程包括:将切割下来的TC18钛合金零件再次放入到真空中,在二级温度区间进行二级保温时间的热处理,随后通入氩气冷却至室温;
所述一级温度区间为大于等于800℃小于等于830℃,所述一级保温时间为大于等于2小时小于等于3小时,所述第一级冷却温度为775℃;
所述二级温度区间为大于等于600℃小于等于620℃,所述二级保温时间为大于等于4小时小于等于6小时。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,成型步骤一和二中,具体的成型加工参数如下:
预设层厚的取值范围为大于等于30μm小于等于45μm;
激光功率大于等于220W小于等于320W,扫描速度为大于等于1250mm/s小于等于1400mm/s,扫描间距为大于等于90μm小于等于120μm,焦偏距采用正焦偏距,偏离的距离为大于等于1mm小于等于3mm,扫描策略为条纹扫描模式。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,成型步骤四中,具体的成型加工参数如下:
针对上表面:激光功率为大于等于110W小于等于130W,扫描速度为大于等于800mm/s小于等于1000mm/s;
针对下表面:激光功率为大于等于115W小于等于145W,扫描速度为大于等于900mm/s小于等于1100mm/s。
9.一种TC18钛合金零件的制备方法,其特征在于,包括:
根据需要成型的TC18钛合金零件进行三维模型建模,随后将模型导入切片软件中进行分层切片处理,将切片文件导入激光选区熔化设备中,并在激光选区熔化设备中设定单个切片层中激光扫描路径和成型加工参数;
将TC18球形粉末放入真空干燥箱中进行烘干;
将烘干后的粉末倒入激光选区熔化设备的储粉舱,并在激光选区熔化设备中通入氩气进行净化;
将激光选区熔化设备的基板预热到预热预设温度;
成型:通过激光选区熔化成型工艺,在激光选区熔化设备的基板之上形成具有亚稳β相的TC18钛合金零件;
取出:将基板和成型于基板上的TC18钛合金零件从激光选区熔化设备中取出;
一级热处理,所述一级热处理过程包括:将基板和成型于基板上的TC18钛合金零件放入到真空中,在一级温度区间进行一级保温时间的热处理,随后冷却至第一级冷却温度,再通入氩气冷却至室温;
切割:将一级热处理后的TC18钛合金零件从基板上切割下来;
二级热处理,所述二级热处理过程包括:将切割下来的TC18钛合金零件再次放入到真空中,在二级温度区间进行二级保温时间的热处理,随后通入氩气冷却至室温;
所述一级温度区间为大于等于810℃小于等于830℃,所述一级保温时间为大于等于2小时小于等于3小时,所述第一级冷却温度为785℃;
所述二级温度区间为大于等于600℃小于等于620℃,所述二级保温时间为大于等于4小时小于等于6小时。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,成型步骤一和二中,具体的成型加工参数如下:
预设层厚的取值范围为大于等于30μm小于等于60μm;
激光功率大于等于240W小于等于300W,扫描速度为大于等于1200mm/s小于等于1400mm/s,扫描间距为大于等于80μm小于等于120μm,焦偏距采用正焦偏距,偏离的距离为大于等于2mm小于等于4mm,扫描策略为条纹扫描模式。
11.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,成型步骤四中,具体的成型加工参数如下:
针对上表面:激光功率为大于等于100W小于等于140W,扫描速度为大于等于850mm/s小于等于950mm/s;
针对下表面:激光功率为大于等于120W小于等于150W,扫描速度为大于等于800mm/s小于等于950mm/s。
12.根据权利要求5或8或11所述的方法,其特征在于,其中:
在激光选区熔化设备中通入氩气进行净化的过程中,使得激光选区熔化设备内的氧含量低于700ppm;
烘干的温度为大于等于80℃小于等于100℃,烘干的时间为大于等于6小时小于等于8小时;
激光选区熔化设备的激光器为光纤激光器,激光光斑直径为大于等于60μm小于等于100μm,或者激光光斑直径为大于等于80μm小于等于100μm,或者激光光斑直径为80μm,或者激光光斑直径为100μm;
预热预设温度为大于等于100℃小于等于200℃;或者预热预设温度为大于等于150℃小于等于200℃;
TC18钛合金球形粉末直径的取值范围为大于等于15μm小于等于53μm。
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