[发明专利]一种用于激光立体成形和激光成形修复的钛合金

说明书

一、技术领域

本发明涉及金属材料领域，具体是一种激光立体成形或激光成形修复的钛合金。

二、背景技术

激光立体成形技术是近十年来发展起来的一种先进的三维自由增材制造技术，用于致密金属零件的快速制造和损伤零件的再生制造(激光成形修复)。目前，激光成形和修复所选用的材料多为现有合金的粉末材料，合金种类包括锻造合金、铸造合金、喷涂用粉末合金等等。但是，激光成形与修复的工艺过程有别于锻造、铸造等加工工艺，因此使用锻造合金、铸造合金等来进行激光成形与修复，将形成不同于锻造和铸造的显微组织，进而获得不同于锻件和铸件的力学性能。金属零件的激光成形与修复均期望获得较高的力学性能，例如，期望激光立体成形件的性能达到锻件标准，期望激光修复锻件后的性能仍然保持锻件水平。

钛合金由于其优异的综合性能在航空、航天、航海等领域的应用越来越广泛，TC4合金是最为常用的一种钛合金金。激光立体成形TC4合金直接沉积态的力学性能与该合金锻件相比呈现“高强低塑”的特性，需要进行固溶时效热处理才能使成形件的力学性能与锻件相当。对于TC4合金锻件的激光成形修复，由于零件已加工或使用，使得修复后热处理受到限制，如果采用TC4合金粉末来修复锻件，激光修复区与锻件基体的性能将存在明显差异，影响修复后零件的整体使用性能，特别是疲劳性能。如何使激光修复区沉积态的力学性能，只经过去应力退火的简单热处理就可以达到与锻件相当的水平，是实现钛合金锻件高性能修复所必须解决的问题。解决这个问题的关键就是使激光修复区与锻件基体的力学性能尽可能得接近。依据激光立体成形和激光成形修复技术的工艺特性，采用TC4合金来进行成形或修复，很难在去应力退火后获得与锻件相当的性能，因此研制一种用于激光立体成形和激光成形修复的钛合金是获得高力学性能的一个重要途径。

三、发明内容

为克服现有技术中存在的激光直接沉积TC4合金的力学性能与TC4合金锻件不匹配的不足，本发明提出了一种用于激光立体成形和激光成形修复的钛合金。

本发明为一种激光立体成形或激光成形修复的钛合金，由钛、铝和钒组成，其中，铝为3.6-5.0wt％，钒为2.1-3.4wt％，其余为钛。

相对于TC4合金来讲，本发明减少了铝、钒含量，降低了铝、钒在钛中的固溶强化作用，本发明与TC4合金的激光沉积态性能相比，强度有所降低，塑性有所提高，与TC4合金锻件的强度和塑性相当。所述钛合金激光沉积态的力学性能为：抗拉强度910～980MPa，屈服强度840～915MPa，延伸率13～17％，断面收缩率39～50％。与TC4合金锻件标准及实测值的对比如下表所示：