用于增材制造的含氢钛合金丝材的制备方法技术

本发明专利技术提供一种用于增材制造的含氢钛合金丝材的制备方法，包括以下步骤：将钛合金铸锭均匀化加热处理；将钛合金铸锭放入密闭的管式置氢加热炉中，在真空环境下，通入氢气进行固态置氢处理，得到置氢钛合金铸锭；将置氢钛合金铸锭放进热处理炉进行固溶处理；将固溶处理后的钛合金铸锭进行预设变形量的热拉拔工艺，拉拔完炉冷，获得钛合金丝材；以及将热拉拔完的钛合金丝材进行时效处理，获得用于增材制造的含氢钛合金丝材。本发明专利技术能够显著降低相变温度，缩减生产过程中所需的热量，从而降低制造成本，利用其打印的坚固件工件具有优异的抗拉强度和延伸率、切应力性能。拉强度和延伸率、切应力性能。拉强度和延伸率、切应力性能。

【技术实现步骤摘要】
用于增材制造的含氢钛合金丝材的制备方法


[0001]本专利技术涉及钛合金
，尤其是提升钛合金丝材的塑形具体而言涉及一种用于增材制造的含氢钛合金丝材的制备方法。

技术介绍

[0002]钛合金丝材的生产过程，可通过钛合金棒材的热拉拔或者轧制实现，由于热塑性差的因素，钛合金丝的制造所需的热量巨大，生产周期和生产成本较高，效率低，是制约钛合金的市场化和规模化应用的关键因素。
[0003]由于钛的屈强比较高，弹性较好，变形抗力大，但其弹性模量相对较低，故加工时变形抗力大，回弹性也较严重，而且在加工过程中的粘着问题对制品的表面质量也产生了恶劣的影响。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于针对现有的钛合金丝加工效率较低，成型性能差，加工难度较大和制件使用性能较差等现状，提供一种用于增材制造的含氢钛合金丝材的制备方法，能够显著降低相变温度，大大缩减了生产过程中所需的热量，从而降低制造成本。
[0005]本专利技术的第一方面提出一种用于增材制造的含氢钛合金丝材的制备方法，包括以下步骤：
[0006]步骤1、将钛合金铸锭均匀化加热处理，所述钛合金铸锭为一定长度与直径的钛合金棒材；
[0007]步骤2、将钛合金铸锭放入密闭的管式置氢加热炉中，在真空环境下，通入氢气进行固态置氢处理，得到置氢钛合金铸锭；
[0008]步骤3、将置氢钛合金铸锭放进热处理炉进行固溶处理；
[0009]步骤4、将固溶处理后的钛合金铸锭进行预设变形量的热拉拔工艺，拉拔完炉冷，获得钛合金丝材；以及
[0010]步骤5、将热拉拔完的钛合金丝材进行时效处理，获得用于增材制造的含氢钛合金丝材。
[0011]优选地，所述步骤1中，将钛合金铸锭均匀化加热处理，包括：
[0012]在980
‑
990℃温度环境下，均匀化加热钛合金铸锭，保温4
‑
8h。
[0013]优选地，所述步骤2中，固态置氢处理的操作具体包括：
[0014]将放置有钛合金铸锭的管式置氢加热炉内腔抽真空至1.5*10
‑3Pa，以10
‑
20℃/min的速度加热至700℃
‑
800℃，保温10
‑
30min；
[0015]然后，根据钛合金铸锭的重量百分比充入0.45％～0.8％的氢气；保温2h，然后以5～15℃/min冷却至室温，即得到含氢钛合金铸锭。
[0016]优选地，所示步骤3的固溶处理，包括：
[0017]将含氢钛合金铸锭放进热处理炉内，以10
‑
20℃/min的速度加热至T
β
+10℃，保温
20min～40min，然后淬火；T
β
为钛合金丝材在β相变温度；
[0018]优选地，所示步骤4的具体处理包括以下过程：
[0019]将固溶后钛合金铸锭放入热处理炉并控制在预设的拉拔温度区间内保温；保温时间以钛合金铸锭的长度以及0.6min/mm～1.0min/mm计算确定；
[0020]保温后，将固溶后钛合金铸锭进行多次拉拔，并保证每次拉拔时的温度高于750℃，如果低于750℃，则需要先放入热处理炉并控制在预设的拉拔温度区间内保温，保温时间以钛合金铸锭的长度以及0.3min/mm～0.5min/mm计算确定；直到拉拔后的钛合金丝材达到预定的直径尺寸要求。
[0021]优选地，所述预设的拉拔温度区间为T
β
‑
50℃～T
β
‑
30℃。
[0022]优选地，在步骤5中，将热拉拔完的钛合金丝材在500℃～550℃温度区间进行时效处理，保温时间4
‑
6h，随后炉冷至室温，得到钛合金丝材。
[0023]优选地，在所述步骤2中，抽真空的过程包括：
[0024]第一次抽真空，达到预设真空度后，通入氩气，然后再次抽真空；按照上述抽真空
‑
通氩气
‑
抽真空的方式循环处理2
‑
3次，将炉内空气排尽后才通入氢气。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的显著的有益效果在于：
[0026]通过在拉拔前的置氢处理，以增加钛合金的热塑性，改善钛合金的内部组织状态，优化钛合金热成形性能；利用氢在钛合金中的临时合金化作用，能够显著降低相变温度，大大缩减了生产过程中所需的热量，从而降低制造成本。
[0027]应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的专利技术主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的专利技术主题的一部分。
[0028]结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本专利技术教导的前述和其他方面、实施例和特征。本专利技术的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本专利技术教导的具体实施方式的实践中得知。
附图说明
[0029]附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本专利技术的各个方面的实施例，其中：
[0030]图1是本专利技术示例性实施例的用于增材制造的含氢钛合金丝材的制备方法的流程示意图。
[0031]图2是本专利技术示例性实施例使用的圆柱形钛合金铸锭的示意图。
[0032]图3是本专利技术示例性实施例使用的圆柱形钛合金铸锭在管式置氢炉固态置氢处理的示意图。
具体实施方式
[0033]为了更了解本专利技术的
技术实现思路
，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
[0034]在本公开中参照附图来描述本专利技术的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本专利技术的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实
施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本专利技术所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本专利技术公开的一些方面可以单独使用，或者与本专利技术公开的其他方面的任何适当组合来使用。
[0035]结合图1所示，本专利技术提出一种用于增材制造的含氢钛合金丝材的制备方法，包括：
[0036]步骤1、将钛合金铸锭均匀化加热处理，所述钛合金铸锭可以是一定长度与直径的钛合金棒材或者其他形状的钛合金铸锭，包括但不限于长方形；
[0037]步骤2、将钛合金铸锭放入密闭的管式置氢加热炉中，在真空环境下，通入氢气进行固态置氢处理，得到置氢钛合金铸锭；
[0038]步骤3、将置氢钛合金铸锭放进热处理炉进行固溶处理；
[0039]步骤4、将固溶处理后的钛合金铸锭进行预设变形量的热拉拔工艺，拉拔完炉冷，获得钛合金丝材；以及
[0040]步骤5、将热拉拔完的钛合金丝材进行时效处理，获得用于增材制造的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于增材制造的含氢钛合金丝材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、将钛合金铸锭均匀化加热处理；步骤2、将钛合金铸锭放入密闭的管式置氢加热炉中，在真空环境下，通入氢气进行固态置氢处理，得到置氢钛合金铸锭；步骤3、将置氢钛合金铸锭放进热处理炉进行固溶处理；步骤4、将固溶处理后的钛合金铸锭进行预设变形量的热拉拔工艺，拉拔完炉冷，获得钛合金丝材；以及步骤5、将热拉拔完的钛合金丝材进行时效处理，获得用于增材制造的含氢钛合金丝材。2.根据权利要求1所述的用于增材制造的含氢钛合金丝材的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，将钛合金铸锭均匀化加热处理，包括：在980
‑
990℃温度环境下，均匀化加热钛合金铸锭，保温4
‑
8h。3.根据权利要求1所述的用于增材制造的含氢钛合金丝材的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，固态置氢处理的操作具体包括：将放置有钛合金铸锭的管式置氢加热炉内腔抽真空至1.5*10
‑3Pa，以10
‑
20℃/min的速度加热至700℃
‑
800℃，保温10
‑
30min；然后，根据钛合金铸锭的重量百分比充入0.45％～0.8％的氢气；保温2h，然后以5～15℃/min冷却至室温，即得到含氢钛合金铸锭。4.根据权利要求1所述的用于增材制造的含氢钛合金丝材的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭艳华，郭才宝，孙中刚，戴国庆，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：