[发明专利]激光3D打印用TC21钛合金粉末及制备和使用方法

摘要

激光3D打印用TC21钛合金粉末及制备和使用方法，粉末成分按质量百分比Al5.5～6.7％，Sn1.7～2.4％，Zr1.7～2.4％，Mo2.4～3.1％，Cr1.0～1.8％，Nb1.8～2.2％，Fe0.004～0.18％，C0.004～0.01％，N0.002～0.009％，H0.003～0.01％，O0.08～0.1％，余量为Ti；制备方法TC21钛合金加工成电极后，在熔炼室自转与下降，钛棒的尖端呈亮白色时，使气体作用于钛棒锥形尖端，钛合金液滴通过喷嘴带入雾化室，冷却后成合金粉末并收集；使用方法粒径54～180μm的合金粉末与基体预处理后，采用激光3D打印机打印出了具有良好强韧性性能的沉积态TC21钛合金，抗拉强度1100～1150Mpa，屈服强度1010～1030Mpa，延伸率7～8％。

主权项

一种激光3D打印用TC21钛合金粉末的使用方法，所述的激光3D打印用TC21钛合金粉末的成分按质量百分比为：Al：5.5~6.7%，Sn：1.7~2.4%，Zr：1.7~2.4%，Mo：2.4~3.1%，Cr：1.0~1.8%，Nb：1.8~2.2%，Fe:0.004~0.18%，C：0.004~0.01%，N：0.002~0.009%，H：0.003~0.01%，O：0.08~0.1%，余量为Ti；其特征在于，使用方法包括如下步骤：步骤一，粉末与基体材料的预处理，(a)和(b)无先后顺序：(a)将54~180μm的激光3D打印用TC21钛合金粉末，烘干后放入送粉器待用；(b)基板材料为TC21锻件基材，将基板打磨、清洗后放入真空手套操作箱待用；步骤二，激光3D打印：在充满惰性气体的真空手套操作箱中，采用激光3D打印机打印，通过电脑设置打印物体 的形状及打印路径，在基板上进行3D打印，制备出沉积态TC21钛合金；其中，打印机的工艺 参数为:保护气流量5~7L/min，送粉气流量3~5L/min，送粉速度5.5~7r/min，电流152~156A，频率45~55HZ，脉宽1~1.2ms，Z偏移即ΔZ=0.35~0.45；所述的沉积态TC21钛合金组织，是沿沉积高度方向生长贯穿多层熔覆层的β柱状晶；所述沉积态TC21钛合金，分为明区、过渡区和暗区三个区域，明区为α’马氏体针，暗区为网篮组织；明区的沉积态TC21钛合金硬度为530~541HV，暗区的沉积态TC21钛合金硬度为460~470HV；所述沉积态TC21钛合金抗拉强度为1100~1150 MPa，屈服强度为 1010~1030MPa，延伸率为7~8%；所述的沉积态TC21钛合金，室温拉伸断裂的断口包含韧窝，呈韧性断裂。