一种3D打印制造含易偏析元素高强钛合金的方法技术

本发明专利技术提供了一种3D打印制造含易偏析元素高强钛合金的方法，涉及合金材料技术领域。本发明专利技术提供的3D打印制造含易偏析元素高强钛合金的方法，包括以下步骤：将合金粉末进行3D打印，得到坯体；所述合金粉末包括钛元素和铁元素；所述合金粉末的Fe含量为1～10wt％；将所述坯体依次进行热处理、固溶处理和时效处理，得到高强钛合金。本发明专利技术采用3D打印制造高强钛合金，能够避免铁元素加入钛合金中带来的合金偏析问题，而且可以降低含易偏析元素高强钛合金的制造成本。金的制造成本。

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印制造含易偏析元素高强钛合金的方法


[0001]本专利技术涉及合金材料
，具体涉及一种3D打印制造含易偏析元素高强钛合金的方法。

技术介绍

[0002]钛合金由于具有优异的强度、比强度，被广泛用于航空航天领域，高强钛合金主要用于飞机紧固件、起落架等。高强钛合金的强化方式主要有固溶强化和第二相析出强化，在钛合金的合金元素中，Fe元素具有最强的固溶强化能力，而且Fe价格低廉，多种高强钛合金均添加了Fe。但是Fe在钛中的固溶度很小，采用传统熔炼方法大量添加Fe极易偏析，因此钛合金中添加的Fe元素含量一般小于1％，这使得Fe对钛合金的固溶强化效果难以发挥到最佳水平。高Fe含量的钛合金不属于钛合金中的常规产品，采用自耗熔炼法专门制备钛合金铸锭时成本高，且高含量的Fe仍会产生偏析。因此，需要开发一种低成本3D打印高Fe含量高强钛合金的方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种3D打印制造含易偏析元素高强钛合金的方法，本专利技术可以避免铁元素加入钛合金中带来的合金偏析问题，能够降低含易偏析元素高强钛合金的制造成本。
[0004]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0005]本专利技术提供了一种3D打印制造含易偏析元素高强钛合金的方法，包括以下步骤：
[0006]将合金粉末进行3D打印，得到坯体；所述合金粉末包括钛元素和铁元素；所述合金粉末的Fe含量为1～10wt％；
[0007]将所述坯体依次进行热处理、固溶处理和时效处理，得到高强钛合金。
[0008]优选地，所述合金粉末包括Ti粉、Al粉、V粉和AlV粉的混合粉末或者Ti
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6Al
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4V钛合金粉末，以及Fe粉。
[0009]优选地，所述合金粉末包括Ti
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6Al
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4V钛合金粉末和Fe钛合金粉末。
[0010]优选地，所述3D打印的方式包括选区激光熔化或激光直接能量沉积。
[0011]优选地，所述选区激光熔化的条件包括：铺粉厚度为0.02～0.04mm，激光功率为200～380W，扫描速度为1000～1600mm/s，扫描间距为0.1～0.18mm。
[0012]优选地，所述激光直接能量沉积的条件包括：单层厚度为0.6～1.4mm，送粉速率为5～10g/min，激光功率为800～2000W，扫描速度为5～20mm/s，扫描间距为1.0～2.4mm。
[0013]优选地，所述热处理的温度为600～800℃；保温时间为1～4h。
[0014]优选地，所述固溶处理的温度为950～1050℃；保温时间为2～4h。
[0015]优选地，所述时效处理的温度为500～600℃；保温时间为3～8h。
[0016]优选地，所述时效处理后进行空冷。
[0017]本专利技术提供了一种3D打印制造含易偏析元素高强钛合金的方法，包括以下步骤：
将合金粉末进行3D打印，得到坯体；所述合金粉末的Fe含量为1～10wt％；将所述坯体依次进行热处理、固溶处理和时效处理，得到高强钛合金。本专利技术采用3D打印制造高强钛合金，能够避免铁元素加入钛合金中带来的合金偏析问题，而且可以降低含易偏析元素高强钛合金的制造成本。该方法不光可以使用Fe粉，还可以进行推广到其他类似情况的合金制造，例如含Cu、Cr钛合金。
具体实施方式
[0018]本专利技术提供了一种3D打印制造含易偏析元素高强钛合金的方法，包括以下步骤：
[0019]将合金粉末进行3D打印，得到坯体；所述合金粉末包括钛元素和铁元素；所述合金粉末的Fe含量为1～10wt％；
[0020]将所述坯体依次进行热处理、固溶处理和时效处理，得到高强钛合金。
[0021]本专利技术将合金粉末进行3D打印，得到坯体。在本专利技术中，所述合金粉末包括钛元素和铁元素；所述合金粉末的Fe含量为1～10wt％，优选为5～8wt％。在本专利技术中，所述合金粉末优选包括Ti粉、Al粉、V粉和AlV粉的混合粉末或者Ti
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6Al
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4V钛合金粉末，以及Fe粉，更优选包括Ti
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6Al
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4V钛合金粉末和Fe钛合金粉末。在本专利技术中，所述合金粉末的粒径优选为10～53微米。本专利技术采用的合金粉末价格便宜，能够降低高强钛合金的制造成本。
[0022]本专利技术优选先将所述合金粉末置于混料机中混合均匀，再进行3D打印。
[0023]在本专利技术中，所述3D打印的方式优选包括选区激光熔化(SLM)或激光直接能量沉积。
[0024]在本专利技术中，所述选区激光熔化的条件优选包括：铺粉厚度为0.02～0.04mm，激光功率为200～380W，扫描速度为1000～1600mm/s，扫描间距为0.1～0.18mm。在本专利技术中，所述选区激光熔化的条件更优选包括：铺粉厚度为0.03mm，激光功率为280W，扫描速度为1200mm/s，扫描间距为0.14mm。
[0025]在本专利技术中，所述激光直接能量沉积的条件优选包括：单层厚度为0.6～1.4mm，送粉速率为5～10g/min，激光功率为800～2000W，扫描速度为5～20mm/s，扫描间距为1.0～2.4mm。在本专利技术中，所述激光直接能量沉积的条件更优选包括：单层厚度为1.0mm，送粉速率为8g/min，激光功率为1500W，扫描速度为10mm/s，扫描间距为2.0mm。
[0026]得到坯体后，本专利技术将所述坯体依次进行热处理、固溶处理和时效处理，得到高强钛合金。在本专利技术中，所述热处理的温度优选为600～800℃；保温时间优选为1～4h，更优选为2～3h。本专利技术优选在所述热处理后进行空冷。
[0027]在本专利技术中，所述3D打印优选在基板上进行；本专利技术在所述热处理后，优选还包括：将合金材料与基板分离，得到的合金材料依次进行固溶处理和时效处理。在本专利技术中，所述分离的方法优选为线切割。在本专利技术中，所述基板的材质优选包括纯钛或Ti
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6Al
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4V合金。
[0028]在本专利技术中，所述固溶处理的温度优选高于合金相变点温度50～150℃，更优选高于合金相变点温度100℃。在本专利技术中，所述固溶处理的温度优选为950～1050℃，更优选为1000℃；保温时间优选为2～4h，更优选为4h。本专利技术优选在所述固溶处理后进行水淬。
[0029]在本专利技术中，所述时效处理的温度优选为500～600℃，更优选为550℃；保温时间优选为3～8h，更优选为5h。本专利技术优选在所述时效处理后进行空冷。
[0030]在本专利技术中，所述高强钛合金优选为Ti
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5.7Al
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3.8V
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5Fe(质量百分比)。
[0031]下面将结合本专利技术中的实施例，对本专利技术中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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种3D打印制造含易偏析元素高强钛合金的方法，包括以下步骤：将合金粉末进行3D打印，得到坯体；所述合金粉末包括钛元素和铁元素；所述合金粉末的Fe含量为1～10wt％；将所述坯体依次进行热处理、固溶处理和时效处理，得到高强钛合金。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述合金粉末包括Ti粉、Al粉、V粉和AlV粉的混合粉末或者Ti
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6Al
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4V钛合金粉末，以及Fe粉。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述合金粉末包括Ti
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6Al
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4V钛合金粉末和Fe粉末。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述3D打印的方式包括选区激光熔化或激光直接能量沉积。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述选区激光熔化的条...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨义，黄磊，张恺，
申请(专利权)人：上海祉元社企业管理合伙企业有限合伙，
类型：发明
国别省市：