[发明专利]一种增材制造用高强钛合金的球形粉末制备方法

说明书

本发明公开了一种增材制造用高强钛合金的球形粉末制备方法，包括以下步骤：一、将钛合金电极棒进行精加工；二、将经精加工后的钛合金电极棒装入等离子旋转电极雾化制粉设备，并抽真空；三、向抽真空后的等离子旋转电极雾化制粉设备内通入混合气体，进行雾化制粉，得到雾化粉末；四、将雾化粉末进行真空封装，得到钛合金球形粉末。本发明将经精加工后的钛合金电极棒装入等离子旋转电极雾化制粉设备进行雾化制粉，通过控制雾化制粉的各项工艺参数，实现了钛合金球形粉末的制备，解决了球形粉末的细化、防止球形粉末Fe元素的偏析，避免β斑的形成等问题，实现了产品质量稳定性的规模化生产，方法简化可行，制备的钛合金球形粉末质量稳定。

技术领域

本发明属于粉末冶金技术领域，具体涉及一种增材制造用高强钛合金的球形粉末制备方法。

背景技术

钛金属的重量大约只有低碳钢的45％，由于比强度高，抗腐蚀性能优异等特点被广泛应用在各个工业领域的特殊地方。它经常与一些其他的金属混合，以此进一步提高强度。早在50年前，金属学家们就开始将钛与价格更为低廉的铁、钒、铝金属混合，以此进一步提高强度，经过科学家们长期的研究和应用实验，得到了具有良好的抗腐蚀性、较高的比强度和良好的耐疲劳性能的Ti-1Al-8V-5Fe(以下简称Ti185)合金，推动了航空航天、医疗器械和汽车等行业的发展。

随着电子束或激光3D打印技术的出现，这种高强钛合金再次引起了人们的广泛关注和投入；3D打印技术需要具有流动性好的高球形度粉末；而Ti185球形粉末目前还未见报道，尤其是用于增材制造3D打印用高球形度粉末，由于刚刚引起关注，高球形度粉末的研究与开发刚刚起步。随着Ti185在航空航天、医疗器械和汽车等行业的应用快速发展，迫切需要高球形度的Ti185粉末应用于3D打印技术中。而高球形度粉末的制备方法一般主要用旋转电极法制取，而旋转电极法制取Ti185球形粉末需要将Ti185加工成具有适用于高速旋转的、成分均匀的、无β斑的Ti185棒材，而这种无β斑的Ti185棒材的加工研究得到解决，已形成成熟成果，申报专利。

因此，人们迫切希望获得一种增材制造用高强钛合金的球形粉末制备方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种增材制造用高强钛合金的球形粉末制备方法。该方法将经精加工后的钛合金电极棒装入等离子旋转电极雾化制粉设备进行雾化制粉，通过控制雾化制粉的各项工艺参数，实现了钛合金球形粉末的制备，解决了球形粉末的细化、防止球形粉末Fe元素的偏析，避免β斑的形成等问题，实现了产品质量稳定性的规模化生产，方法简化可行，制备的钛合金球形粉末质量稳定。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种增材制造用高强钛合金的球形粉末制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将钛合金电极棒进行精加工；所述钛合金电极棒的成分为Ti-1Al-8V-5Fe，抗拉强度不小于1438MPa；

步骤二、将步骤一中经精加工后的钛合金电极棒装入等离子旋转电极雾化制粉设备的动密封中，并将等离子旋转电极雾化制粉设备内抽真空；

步骤三、向步骤二中抽真空后的等离子旋转电极雾化制粉设备内通入混合气体，然后启动等离子旋转电极雾化制粉设备中的等离子枪和旋转电机，对精加工后的钛合金电极棒进行雾化制粉，得到雾化粉末；所述雾化制粉过程中等离子枪与电极棒之间的距离为30mm～100mm，等离子枪的功率为105kW～125kW，等离子枪的起弧电流为2800A～3600A，续弧电流为2300A～2800A，电极棒同步进给速度为1.8mm/s～2.6mm/s，旋转电机的步进转速为500r/min～1000r/min，步进电流为60A～100A，电极棒的雾化速度为1.7kg/min～2.3kg/min，电极棒旋转的角速度为2000r/min～3500r/min，等离子旋转电极雾化制粉设备内的压力为1.8MPa～2.1Mpa；

步骤四、将步骤三中得到的雾化粉末冷却后进行筛分，然后在真空条件下进行封装，得到钛合金球形粉末。