[发明专利]一种协同提升激光增材钛合金强塑性能的方法

说明书

本发明公开了一种协同提升激光增材钛合金强塑性能的方法。该方法包括采用激光粉末沉积技术对混合粉末进行增材制备；再对增材后的合金进行轧制，得到钛合金件；混合粉末包括钛合金粉末和纳米级陶瓷粉末。本发明通过在钛合金粉末中加入纳米级的陶瓷粉末，并配合轧制工艺，可以为钛合金高温β相向低温α相转变过程中提供形核剂，细化α相的尺寸，提升增材组织的致密度，且组织中纳米颗粒物也可以提升合金强度，实现激光增材钛合金强塑性的同步提高。

技术领域

本发明涉及激光增材制造技术领域，具体而言，涉及一种协同提升激光增材钛合金强塑性能的方法。

背景技术

钛合金具有较高的比强度、比模量和优异的抗疲劳、耐蚀、耐热以及生物相容性等特性，是目前最受青睐的结构功能材料和生物医学材料，广泛应用于航空航天、军事、医疗、船舶和民用器材等领域。

激光增材制造，是一种将激光熔覆技术与快速原型技术相结合的先进制造技术。该技术以高能激光束为热源，以送粉/丝或铺粉为材料供给方式，通过分层加工、逐层累加的方式实现三维实体零件的快速成形，有效地缩短生产周期与降低零件加工成本。此外，激光增材制造也能实现磨损零件的快速修复。

相对于传统加工工艺手段，激光增材制造可以对材料进行近净成形，生产过程无模具，极大的降低生产周期和生产成本。然而，激光增材钛合金组织中，α板条组织较为粗大，且组织不能完全致密，极大影响了激光增材钛合金的强塑性能。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种协同提升激光增材钛合金强塑性能的方法，以改善现有技术中激光增材钛合金组织中α板条组织较为粗大、组织不能完全致密，以致极大影响了激光增材钛合金的强塑性能的问题。

本发明是这样实现的：

一种协同提升激光增材钛合金强塑性能的方法，其步骤包括：采用激光粉末沉积技术对混合粉末进行增材制备；再对增材后的合金进行轧制，得到钛合金件；

上述混合粉末包括钛合金粉末和纳米级陶瓷粉末。

在可选的实施方式中，钛合金粉末为球形颗粒，钛合金粉末的颗粒直径范围为50-200μm。

在可选的实施方式中，陶瓷粉末选自Y₂O₃粉末和ZrO₂粉末中的至少一种。

在可选的实施方式中，陶瓷粉末为球形颗粒，陶瓷粉末的颗粒直径范围为1-100nm。

在可选的实施方式中，陶瓷粉末的添加量为混合粉末质量的0.1％-1％。

在可选的实施方式中，将钛合金粉末与陶瓷粉末制备为混合粉末的方式包括球磨混粉。

在可选的实施方式中，球磨混粉的球料比为2-3:1。

在可选的实施方式中，球磨混粉过程中采用氩气作为保护气体。

在可选的实施方式中，球磨混粉的转速为300-500r/min。

在可选的实施方式中，球磨混粉的时间为300-360min。

在可选的实施方式中，混合粉末采用真空加热的方式烘干，真空加热的温度为80-100℃，真空加热的时间为300-360min。

在可选的实施方式中，在进行增材制备前，还包括对钛合金基板表面进行打磨、清洗和吹干。

在可选的实施方式中，钛合金基板的厚度为20-50mm。

在可选的实施方式中，清洗步骤中采用的清洗溶液为丙酮或/和酒精。