[发明专利]基于电子束3D打印技术制备TiAl合金构件的方法

摘要

本发明提供了一种基于电子束3D打印技术制备TiAl合金构件的方法，包括以下步骤：一、测定TiAl合金的α相转变温度和共析转变温度；二、建立三维实体模型，切层后的数据导入电子束3D打印机中；三、将TiAl合金粉末加入电子束3D打印机中并对底板进行预热；四、采用电子束按照电子束扫描路径对TiAl合金粉末进行选区熔化扫描，得到单层实体片层；五、重复步骤三和四，得到TiAl合金构件。本发明在TiAl合金复杂构件的制造成本、制造周期等具有无可比拟的优势，并且由于其微区快速凝固，叠层累加成形的技术特点，无需任何的热处理即可获得与常规锻造技术相同致密、细晶和无宏观偏析且具有细小全层片组织的TiAl构件。

主权项

1.一种基于电子束3D打印技术制备TiAl合金构件的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、对TiAl合金进行相变点测试，得到TiAl合金的α相转变温度T_α和共析转变温度T_eu；所述T_α和T_eu的单位均为℃；步骤二、利用三维建模软件建立需制TiAl合金构件的三维实体模型，然后利用切层软件对所建立的三维实体模型进行切层离散化处理，得到各层切片的截面数据，接着将各层切片的截面数据作为电子束扫描路径全部导入电子束3D打印机中，之后在电子束3D打印机上设定加工参数，所述加工参数包括电子束扫描速率和扫描电流；步骤三、将TiAl合金粉末加入到步骤二中设定加工参数后的电子束3D打印机中，然后采用电子束对电子束3D打印机中的粉末床进行预热，直至粉末床的温度为(T_eu‑400)℃～(T_eu‑100)℃；步骤四、采用电子束按照步骤二中所设定的电子束扫描路径对步骤三中所述TiAl合金粉末进行选区熔化扫描，具体过程为：首先在电子束扫描速率为1.0×10⁴mm/s～6.0×10⁵mm/s且扫描电流为2mA～20mA的条件下进行电子束选区熔化扫描，使选区内的TiAl合金粉末在温度为(T_α+200)℃～(T_α+400)℃的条件下快速熔化，选区内的TiAl合金粉末被快速加热形成微熔池，电子束离开后微熔池区域以超过50℃/s、超过80℃/s或超过100℃/s的速率冷却至T_α温度以下，从而在当前层中获得TiAl合金的块状γ组织；待TiAl合金粉末熔化完成后，调整电子束扫描速率为1.0×10⁴mm/s～1.0×10⁵mm/s，扫描电流为1mA～8mA，使TiAl合金的块状γ组织在温度为(T_eu+50)℃～(T_α‑100)℃的条件下分解为(α₂+γ)层片组织，得到单层实体片层；步骤五、重复步骤三中所述的将TiAl合金粉末加入到电子束3D打印机中并对粉末床进行预热的加工工艺以及步骤四中所述的对TiAl合金粉末进行选区熔化扫描形成单层实体片层的加工工艺，直至各层实体片层均制备完成，最终得到平均晶团尺寸为20μm～60μm、抗拉强度为320MPa～580MPa且延伸率为1.1％～2％的TiAl合金构件。