[发明专利]一种可便捷获得细小等轴晶粒的激光增材制造方法

权利要求书

1.一种可便捷获得细小等轴晶粒的激光增材制造方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步，将粒径分布为160～240μm、氧含量大于0.08％的钛合金粉末装入送粉器；

第二步，将基板固定在充满氩气惰性加工室工作台上，氩气纯度不低于99.999％；

第三步，当工作室内氩气氧含量小于30ppm后，开始增材制造钛合金；

第四步，在激光作用下，将钛合金粉末熔化沉积在基板上；

第五步，沉积完成后打开氩气保护室，将沉积态钛合金取出；

第六步，将沉积态钛合金放入热处理炉中，进行第一热处理，第一热处理具体为：将合金随炉以5～10℃/min升温至650～750℃，保温1～5h后取出试样空冷；

第七步，待第一热处理结束后，进行第二热处理，第二热处理具体为：将合金随炉以10～20℃/min升温至850～930℃，保温2～10h后取出试样空冷；

所述第四步中，在沉积过程中，通过控制工艺参数，使沉积区能量密度为36～40J/mm³，熔池熔宽与熔高之比为5～7，搭接率为51％～60％，使固液转变过程中熔池的冷却速率为10⁵～10⁶k/s，制备得到体积分数为71～85％、宽度为0.28～0.45mm的柱状晶和体积分数为15～29％、直径为110～200μm等轴晶混合组织，且柱状晶与等轴晶以间距2.5～4.5mm交错均匀分布，同时位错密度大于10¹⁸m^-2的钛合金试样。

2.根据权利要求1所述的一种可便捷获得细小等轴晶粒的激光增材制造方法，其特征在于：待第二热处理结束后，进行第三热处理，第三热处理具体为：将合金随炉以5～10℃/min升温至600～650℃，保温大于6h后取出试样空冷。

3.根据权利要求1所述的一种可便捷获得细小等轴晶粒的激光增材制造方法，其特征在于：第一热处理在控制宏观组织仍为沉积态“柱状晶+等轴晶”不变的情况下，部分释放内应力和畸变能，防止第二热处理驱动力过高，导致细小等轴晶粒发生晶粒长大。

4.根据权利要求1所述的一种可便捷获得细小等轴晶粒的激光增材制造方法，其特征在于：通过第二热处理得到体积分数不低于95％、直径不大于40μm的细小等轴晶粒组织，其中第二热处理等轴晶比例y与温度T与时间t需满足如下关系：y＝14.8((T-800)/800)²+0.085t；其中，T的单位为℃、t的单位为h。

5.根据权利要求2所述的一种可便捷获得细小等轴晶粒的激光增材制造方法，其特征在于：通过第三热处理，避免晶粒长大又析出细小二次α相，获得宏观组织为直径不大于40μm的细小等轴晶粒组织，微观组织为30％～40％体积分数二次α相高强高韧钛合金。

6.根据权利要求1所述的一种可便捷获得细小等轴晶粒的激光增材制造方法，其特征在于：钛合金中[Mo]当量须在3.0～9.0范围内。

7.根据权利要求1所述的一种可便捷获得细小等轴晶粒的激光增材制造方法，其特征在于：钛合金粉末的粒度分布满足D10不低于75μm，D50在120～140μm范围内，D90不大于200μm。

8.根据权利要求1所述的一种可便捷获得细小等轴晶粒的激光增材制造方法，其特征在于：第一热处理可反复进行N次，N小于等于10。