[发明专利]一种钛铝基合金球形粉末的短流程气雾化制备方法

说明书

本发明公开了一种钛铝基合金球形粉末的短流程气雾化制备方法，包括以下步骤：一、将海绵钛、铝豆、Al‑60Nb中间合金混合均匀；二、将合金料压制成型；三、将棒状坯料置于真空感应熔炼气体雾化制粉设备的熔炼坩埚中，对棒状坯料进行加热；四、向真空感应熔炼气体雾化制粉设备中充入氩气，对导流管进行加热；五、将金属熔体气雾化制粉，得到钛铝基合金球形粉末；六、将钛铝基合金球形粉末筛分和真空封装保存。本发明通过将原料压制成高密度棒状坯料，在真空环境熔炼后进行气雾化制粉，实现了短流程低成本制粉，提高了原料利用率，降低生产成本，制备的钛铝基合金粉末具有低杂质含量、高细粉收得率的特点，为钛铝基合金3D打印提供原材料。

技术领域

本发明属于球形粉末技术领域，具体涉及一种钛铝基合金球形粉末的短流程气雾化制备方法。

背景技术

随着航空航天飞行器对发动机性能要求的不断提高，对高温结构材料的要求也进一步提高。目前广泛使用的高温结构材料主要包括Ni基高温合金和高温Ti合金，但是Ni基合金密度大、高温比强度不足，高温Ti合金已难以满足服役温度的要求。所以轻质高温结构材料成为提高先进发动机性能、延长寿命、降低能耗和成本的关键。钛铝基合金具有低密度、比强度和比刚度高、良好的高温抗氧化能力和抗蠕变性能，成为极具竞争力的航空航天发动机高温结构材料。

但是钛铝基合金的室温塑性差及热加工难度高是限制其工业应用最致命的缺点。相比于传统的制备方法，3D打印为TiAl基、Ti3Al、Ti2AlNb合金产品制备提供了新的途径，同时对高品质球形粉末原材料产生大量需求。目前，钛铝基合金球形粉末最主要的制备方法惰性气体雾化法(GA)，例如的一种增材制造用钛铝基合金粉末材料及其制备方法(公开号：CN 107400802 A)、一种制备高铌钛铝合金粉末的方法(公开号：CN 101259536 A)和一种钛铝合金粉末的制备方法(公开号：CN 110605401 A)。其中，前两项技术均需要提前将原料进行熔炼，制备为铸锭，然后在铸锭的基础上进行气雾化制粉，熔炼、机加工使得工艺流程复杂、原材料利用率降低、增加成本；第三项技术则以钛粉、铝粉或铝屑为铝原料在氯气或氟气保护下熔化，然后金属液经过气雾化得到粉末，但是氯气或氟气的使用对人员、设备、环境产生危害。

因此，亟待开发出低成本、低杂质含量3D打印用钛铝基合金球形粉末的制备方法。

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，提供一种钛铝基合金球形粉末的短流程气雾化制备方法。该方法通过将原料压制成棒状坯料，在真空环境下进行中频感应熔炼，当金属熔化后，再进行雾化，实现了短流程低成本雾化制粉，提高原料利用率，降低生产成本，制备的钛铝基合金粉末具有低杂质含量、高细粉收得率的特点，为钛铝基合金3D打印提供原材料。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种钛铝基合金球形粉末的短流程气雾化制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将筛分后的海绵钛、铝豆、屑状Al-60Nb中间合金混合均匀，得到合金料；所述合金料由以下原子百分比含量的成分组成：Al 47％～54％，Nb 3％～11％，余量为Ti；

步骤二、将步骤一中得到的合金料填装于钢模中并在液压机上压制成型，脱模后得到棒状坯料；

步骤三、将步骤二中得到的棒状坯料置于真空感应熔炼气体雾化制粉设备的熔炼坩埚中，然后依次开启真空系统和感应加热电源，对棒状坯料进行加热，得到金属熔体；

步骤四、在步骤三中对棒状坯料进行加热的同时向真空感应熔炼气体雾化制粉设备中的熔炼室、雾化室和集粉罐中充入高纯氩气，并开启导流管加热电源对导流管进行加热，得到待气雾化制粉的真空感应熔炼气体雾化制粉设备；

步骤五、在步骤四中得到的待气雾化制粉的真空感应熔炼气体雾化制粉设备中，将金属熔体进行气雾化制粉，得到钛铝基合金球形粉末；