[发明专利]一种采用选择性激光熔化快速成形技术制备高温钛合金的方法

权利要求书

1.一种采用选择性激光熔化快速成形技术制备高温钛合金的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)根据钛合金的名义化学成分中各元素的质量比例，配置各元素的粉末，并将这些元素的粉末混合，随后将混合的粉末进行真空感应熔炼；

(2)采用气雾化制粉法对步骤(1)中熔炼形成的钛合金进行制粉；

(3)在计算机上建立零件三维模型，将所述零件三维模型转成STL格式并导入到选择性激光熔化快速成形设备中；

(4)将步骤(2)制得的粉末置入到选择性激光熔化快速成形设备里，并在选择性激光熔化快速成形设备的基板上进行零件成形；

成形过程中采用激光重熔扫描策略，同时基板温度为150～350℃，以降低成形过程中的温度梯度，减小零件中的残余应力，从而抑制裂纹；

零件成形过程中采用激光重熔扫描策略，而且基板温度在150～350℃，以降低成形过程中的温度梯度，减小零件中的残余应力；其中，激光重熔扫描策略是指在完成第一次扫描成形后，第二次针对弥散强化相富集的熔池边界再扫描一次，则在激光热量的作用下，熔池边界的弥散强化相随重熔的合金流动到熔池内，从而减少了在熔池边界的聚集，以实现弥散强化相在钛合金基体中的弥散均匀分布；另一方面，第一次扫描后部分球化的颗粒在第二次扫描的作用下重新熔化，从而能降低零件的球化程度；

(5)采用线切割工艺将成形的零件从所述基板上分离，再将零件置于马弗炉中进行退火，以提高钛合金的塑性和韧性。

2.根据权利要求1所述的一种采用选择性激光熔化快速成形技术制备高温钛合金的方法，其特征在于，步骤(1)中，根据钛合金名义化学成分Ti-5.5Al-3.5Sn-3Zr-0.7Mo-0.3Si-0.4Nb-0.4Ta，配制的混合粉末中，将Sn元素的质量比例相对于其在名义化学成分中的质量比例提高0.2％，即由3.5％提高至3.7％，以弥补其在高能量激光作用下元素蒸发的损失，另外，Nb和Ta元素的质量比例分别为0.2％～0.4％。

3.根据权利要求1所述的一种采用选择性激光熔化快速成形技术制备高温钛合金的方法，其特征在于，步骤(2)中，气雾化制粉法采用的介质为氩气。

4.根据权利要求1所述的一种采用选择性激光熔化快速成形技术制备高温钛合金的方法，其特征在于，步骤(2)中，所得钛合金粉末为球形或类球形，粉末粒径分布在15～45μm，氧含量低于800ppm。

5.根据权利要求1所述的一种采用选择性激光熔化快速成形技术制备高温钛合金的方法，其特征在于，步骤(4)中，选择性激光熔化快速成形设备采用的激光源为Yb光纤激光，激光的波长为1070±10nm，成形功率为200～400W，光斑直径为0.1mm，扫描速率为350～750mm/s，扫描层厚为20～30μm。

6.根据权利要求1所述的一种采用选择性激光熔化快速成形技术制备高温钛合金的方法，其特征在于，步骤(5)中，退火温度为200℃～400℃，退火时间为2～5小时。