一种钛合金组织调控方法及其在医疗植入体领域的应用技术

本发明专利技术涉及增材制造技术领域，提供了一种钛合金组织调控方法及其在医疗植入体领域的应用

【技术实现步骤摘要】
一种钛合金组织调控方法及其在医疗植入体领域的应用


[0001]本专利技术涉及增材制造
，具体涉及一种钛合金组织调控方法及其在医疗植入体领域的应用
。

技术介绍

[0002]激光粉末床熔融过程，材料经历快速融化和冷却过程，其冷却速度高达
105～
107℃/s。
极快的冷速，导致
Ti6Al4V
合金在冷却过程中发生马氏体相变，室温下形成完全
α
相组织
(
而非
α
+
β
双相组织
)
，导致激光粉末床熔融
Ti6Al4V
合金一般强度高，但塑性较差
。
后续热处理是调控增材制造
Ti6Al4V
合金显微组织的常用方法
。
升温至
α
→
β
温度以上，材料全部转换为
β
相，随后缓冷即可得到
α
+
β
双相组织
。
向
Ti6Al4V
合金粉末中加入质量分数为
4.5
％的
316L
不锈钢粉末，通过局部成分调控，可以得到
α
+
β
双相组织
。
[0003]上述制备方法的主要缺陷如下：
[0004](1)
热处理的缺点：由于钛合金较为活泼，在热处理过程中极易氧化，一般需要在真空炉中进行，对设备要求较高，并且操作流程复杂，效率低，也不适合大型构件
。
[0005](2)
添加
316
不锈钢的缺点：由于不锈钢中包含有
Fe、Co、Ni、Mo
等元素，在激光粉末床熔融过程中，这些元素会与
Ti6Al4V
中的合金元素反应，生成金属间化合物
。
当金属间化合物含量过高时，会导致打印的试样开裂，严重恶化材料性能
。
所以采用该方法添加的
316
不锈钢含量不能太高
(5
％以内
)。
上述限制导致，采用此方法难以调控直接打印态合金的
β
相含量
。
[0006]鉴于此，提出本专利技术
。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种钛合金组织调控方法及其在医疗植入体领域的应用，以解决现有技术中存在的技术问题
。
[0008]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种钛合金组织调控方法，包括如下步骤：
[0009]S1
：分别选取平均粒径为
10
微米的纯
Mo
颗粒
、
平均粒径为
30
微米的纯
Mo
颗粒
、
粒径范围
15
‑
53
微米的
Ti6Al4V
合金粉末作为原材料；
[0010]S2
：选取不同质量的
S1
中的粉末进行均匀混合，混合时间不少于5个小时；
[0011]S3
：通过改变激光功率
、
激光扫描速度和激光扫描间距制备致密的
Ti6Al4V
合金；
[0012]S4
：制备具有不同
β
相含量的
α
+
β
双相组织的
Ti6Al4V
合金，通过改变
Mo
粉末的整体含量来调控成形试样中的
β
相含量
。
[0013]可选实施例中，
S4
中，当添加的
Mo
粉中的粗粉和细粉比例不变时，通过提高
Mo
的整体含量，提升成形试样中的
β
相含量
。
[0014]可选实施例中，所述激光功率变化范围为
50
～
500W、
激光扫描速度为
100
～
5000mm/s、
激光扫描间距为
10
～
150
μ
m。
[0015]可选实施例中，
S2
中，采用机械混合方法将质量分数为
97
％的
Ti6Al4V
合金粉末
、
质量分数为
2.7
％的细
Mo
粉
、
质量分数
0.3
％的粗
Mo
粉进行机械混合；其中，细
Mo
粉和粗
Mo
粉的比例为
9:1
，混合时间为8小时，获得
L
‑
PBF
用的混合粉末
。
[0016]可选实施例中，
S2
中，采用机械混合方法将质量分数为
95
％的
Ti6Al4V
合金粉末
、
质量分数为
4.5
％的细
Mo
粉
、
质量分数
0.5
％的粗
Mo
粉进行机械混合；其中，细
Mo
粉和粗
Mo
粉的比例为
9:1
，混合时间为
12
小时，获得
L
‑
PBF
用混合粉末
。
[0017]可选实施例中，
S2
中，采用机械混合方法将质量分数为
93
％的
Ti6Al4V
合金粉末
、
质量分数为
6.3
％的细
Mo
粉
、
质量分数
0.7
％的粗
Mo
粉进行机械混合；其中，细
Mo
粉和粗
Mo
粉的比例为
9:1
，混合时间为
12
小时，获得
L
‑
PBF
用混合粉末
。
[0018]可选实施例中，
S2
中，采用机械混合方法将质量分数为
90
％的
Ti6Al4V
合金粉末
、
质量分数为9％的细
Mo
粉
、
质量分数1％的粗
Mo
粉进行机械混合；其中，细
Mo
粉和粗
Mo
粉的比例为
9:1
，混合时间为
20
小时，获得
L
‑
PBF
用混合粉末
。
[0019]可选实施例中，
S3
中，采用激光粉末床熔融...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种钛合金组织调控方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1
：分别选取平均粒径为
10
微米的纯
Mo
颗粒
、
平均粒径为
30
微米的纯
Mo
颗粒
、
粒径范围
15
‑
53
微米的
Ti6Al4V
合金粉末作为原材料；
S2
：选取不同质量的
S1
中的粉末进行均匀混合，混合时间不少于5个小时；
S3
：通过改变激光功率
、
激光扫描速度和激光扫描间距制备致密的
Ti6Al4V
合金；
S4
：制备具有不同
β
相含量的
α
+
β
双相组织的
Ti6Al4V
合金，通过改变
Mo
粉末的整体含量来调控成形试样中的
β
相含量
。2.
如权利要求1所述的钛合金组织调控方法，其特征在于，
S4
中，当添加的
Mo
粉中的粗粉和细粉比例不变时，通过提高
Mo
的整体含量，提升成形试样中的
β
相含量
。3.
如权利要求1所述的钛合金组织调控方法，其特征在于，
S3
中，所述激光功率变化范围为
50
～
500W、
激光扫描速度为
100
～
5000mm/s、
激光扫描间距为
10
～
150
μ
m。4.
如权利要求1所述的钛合金组织调控方法，其特征在于，
S2
中，采用机械混合方法将质量分数为
97
％的
Ti6Al4V
合金粉末
、
质量分数为
2.7
％的细
Mo
粉
、
质量分数
0.3
％的粗
Mo
粉进行机械混合；其中，细
Mo
粉和粗
Mo
粉的比例为
9:1
，混合时间为8小时，获得
L
‑
PBF
用的混合粉末
。5.
如权利要求1所述的钛合金组织调控方法，其特征在于，
S2
中，采用机械混合方法将质量分...

【专利技术属性】
技术研发人员：王协彬，王连雷，刘新宇，常浩东，王桂龙，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：