[发明专利]一种包晶钛合金粉末的制备方法

说明书

本发明公开了一种包晶钛合金粉末的制备方法：将CP钛粉末和TC4合金粉末分别在真空中用纯氩气洗涤；再将以下所述CP钛粉末、La和所述TC4合金粉末分别按次序投入真空烧结炉进行熔炼制得合金棒，最后将所述合金棒利用旋转电极雾化法得到球形粉末。本发明制得的粉末空心率低，流动性好，适用于3D打印。

技术领域

本发明属于3D打印材料制造领域，具体而言，涉及一种包晶钛合金粉末的制备方法。

背景技术

3D打印技术又称为增材制造，是一种不需要机械加工或者模具就能结合计算机软件中的数据扫射液体、粉末或薄片材料，逐层叠加成任何形状的产品的先进技术。它极大的缩短了产品的研制周期，提高了生产效率，尤其适用于结构复杂、大规模制造、个性定制的产品，极具开发潜力。3D打印的核心是装备和材料。目前与装备相匹配使用的材料种类少，性能不稳定，成为制约3D打印技术应用和发展的瓶颈问题。

钛是一种重要的结构金属，钛合金强度高，耐高温，密度小，可广泛用于军工、化工、生物医学等领域，但是由于钛的化学活性大，能与O、H、N都能发生剧烈的强烈的反应，生产困难性大。另外为了适应基于粉末的3D打印技术，制备流动性好，氧含量低，球形度高，粉末粒度分散均匀钛合金粉末，对生产工艺又提出了更高的要求。

目前，制备适用于3D打印技术钛合金粉末，大都采用雾化法，其原理是用流体激落熔融金属成小液滴，迅速冷凝成粉末颗粒。受材料和设备的限制，大都雾化效率比较低，制备的细粉收率也不高。另外雾化大部分通过惰性气体吹落金属颗粒，容易空心化。在产物球形化过程中，产生大量的粒径过小的纳米颗粒，损害了产物的整体流动性，且目标产物收率过低。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种包晶钛合金粉末的制备方法，用稀有金属La包晶CP钛粉末形成一种包晶结构，再将晶相界扩散到TC4中，等离子旋转电极法制备的粉末化学成分与原料成分近似，且球形度好，无空心，颗粒光滑，粉末流动性好，满足3D打印技术对粉末的要求。

为了达到以上目的，本发明采用以下技术方案:

一种包晶钛合金粉末的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将CP钛粉末和TC4合金粉末分别在真空中用纯氩气洗涤；

S2、将以下CP钛粉末、La和TC4合金粉末分别按次序投入真空烧结炉进行熔炼制得合金棒，三种成分重量份分别为CP钛20-60份，LA 1-5.5份，TC4 30-50份；

S3、将合金棒利用旋转电极雾化法得到球形粉末。

优选的，CP钛粉末中的杂质质量百分比为：Fe≤0.3%，C≤0.08%，N≤0.05%，H≤0.015%，O≤0.25%。

优选的，TC4粉末中各成分质量百分比Al：5.5%-6.0%，V：3.5%-4.5%，其他杂质≤0.01%，余量为Ti。

优选的，S2中三种成分重量份：CP钛20-50份，LA 1-5.5份，TC4 30-50份。

优选的，S2中CP钛粉末置入真空烧结炉，充入惰性流动性气氛，然后升温至950℃～1000℃，保温至少20min进行微波熔炼，投入所述La混合均匀，保温至少20min，降温至890-900℃，加入TC4合金粉末，保温至少60min，在磨具中冷却成合金棒，所述直径为40～60mm，长度为500～800mm。

优选的，旋转电极雾化包括以下步骤:

1)、将合金棒作为自耗电极置于雾化设备内，对雾化设备制粉室进行抽空后充入惰性保护气体；

2)、利用雾化设备对合金棒进行转动雾化，雾化后的液滴自然冷却即可得到包晶钛合金粉末。