一种基于制造技术

本发明专利技术属于增材制造工艺技术领域，具体涉及一种基于

【技术实现步骤摘要】
一种基于SLM的打印成型Ti
‑
6Al
‑
4V的方法


[0001]本专利技术属于增材制造工艺
，具体涉及一种基于
SLM
的打印成型
Ti
‑
6Al
‑
4V
的方法
。

技术介绍

[0002]钛合金中最热门的为
Ti
‑
6Al
‑
4V
，具有高强度
、
低密度
、
良好的生物相容性，极快的发展成为航空航天
、
生物医学和电力
/
能源领域等各种工业应用中最关键的高端材料之一
。
由于其极难切削，加工性和材料利用率低，因此
3D
打印成为其成形方法之一，其一体化成型为最大亮点，减少了废料的产生，然而其较大的温度梯度和较快的冷却速率，极易影响成品的微观结构，并在内部留下高残余应力，进而影响其最终机械性能
。
因此急需一种高强高韧且不会造成材料各向异性的加工工艺
。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种基于
SLM
的打印成型
Ti
‑
6Al
‑
4V
的方法，通过调控激光参数而无需额外后续热处理便可获得力学性能优异的
SLM(
选区激光熔化技术
)
成形的
Ti
‑
6Al
‑
4V
零件，最后获得满足力学性能使用要求的钛合金零部件
。
[0004]实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种基于
SLM
的打印成型
Ti
‑
6Al
‑
4V
的方法，包括如下步骤：
[0005]步骤
(1)
：将烘干后的
Ti
‑
6Al
‑
4V
粉末铺平在基板上，在控制系统的控制下，形成第一层切片的形状；
[0006]步骤
(2)
：设置打印参数，向成形舱中充入保护气体；
[0007]步骤
(3)
：待氧含量下降到设定值以下，温度达到预热温度时，激光按预设轨迹进行扫描，第一层融化凝固；
[0008]步骤
(4)
：基板下降一个粉层的厚度，重复铺粉
、
扫描的过程，对第二层进行扫描，分层打印
、
层层焊合
、
逐层堆砌，得到最终的目标零件
。
[0009]进一步的，步骤
(1)
中
Ti
‑
6Al
‑
4V
粉末由如下质量分数的各成分组成
Al
：
6.0
％～
6.5
％，
V
：
3.5
％～
4.5
％，余量为
Ti
和不可避免的杂质
。
[0010]进一步的，步骤
(1)
中的
Ti
‑
6Al
‑
4V
粉末由气雾化法制备所得，粉末的粒径分布为
15
‑
53
μ
m
，粉末的颗粒平均尺寸为
35
μ
m。
[0011]进一步的，步骤
(1)
中铺设粉末之前对基板进行预处理，具体为：用酒精擦拭干净装入成形舱，进行调平
。
[0012]进一步的，步骤
(1)
还包括如下步骤：将需要打印的目标零件通过切片软件进行模型处理，将处理后的模型导入到打印装置的控制系统中
。
[0013]进一步的，步骤
(2)
中的打印参数具体为：激光光斑半径为
0.04mm
，激光功率为
235W
，扫描间距为
0.12mm
，扫描速度为
1000mm/s
，其中各层铺设的
Ti
‑
6Al
‑
4V
粉末的厚度为
0.03mm
，扫描过程中各层激光的旋转角度为
53
°
，设置基板温度为
35℃。
[0014]进一步的，步骤
(3)
中的氧含量降为
1000ppm
以下
。
[0015]一种
Ti
‑
6Al
‑
4V
钛合金零件，采用上述的方法制备
。
[0016]本专利技术与现有技术相比，其显著优点在于：
[0017](1)
本专利技术实例提供的一种提高
SLM
成形的
Ti
‑
6Al
‑
4V
力学性能各项同性的打印工艺，及采用该方法制备的零件及相关产品，通过激光的高温度梯度导致的快冷却速率引导马氏体的产生，另外
α
和马氏体交替排列以及内部孪晶和层错的产生进一步提升零件的抗拉强度和屈服强度，从而提升零件及相关产品的力学性能，无需后续处理所需的操作步骤，提高生产效率
。
[0018](2)
本专利技术实例提供的一种提高
SLM
成形的
Ti
‑
6Al
‑
4V
力学性能各项同性的打印工艺，设定基板预热温度在
35℃
；通过提高
Al3(Sc、Zr)
的沉淀强化提高了成形试样的力学性能，使得0°
时零件的屈服强度为
1074
～
1100Mpa
，抗拉强度至
1216
～
1228Mpa
，且伸长率为
9.71
～
11.22
％，
90
°
时零件的屈服强度为
1125
～
1154Mpa
，抗拉强度为
1243
～
1249Mpa
，且伸长率为
10.36
～
11.18
％，保持优异性能的同时仍然保持良好的各向同性
。
[0019](3)
本专利技术实例提供的一种提高
SLM
成形的
Ti
‑
6Al
‑
4V
力学性能各项同性的打印工艺
Ti
‑
6Al
‑
4V
钛合金粉由如下质量分数的各成分组成：
Al
：
6.0
％～
6.5
％，
V...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于
SLM
的打印成型
Ti
‑
6Al
‑
4V
的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤
(1)
：将烘干后的
Ti
‑
6Al
‑
4V
粉末铺平在基板上，在控制系统的控制下，形成第一层切片的形状；步骤
(2)
：设置打印参数，向成形舱中充入保护气体；步骤
(3)
：待氧含量下降到设定值以下，温度达到预热温度时，激光按预设轨迹进行扫描，第一层融化凝固；步骤
(4)
：基板下降一个粉层的厚度，重复铺粉
、
扫描的过程，对第二层进行扫描，分层打印
、
层层焊合
、
逐层堆砌，得到最终的目标零件
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤
(1)
中
Ti
‑
6Al
‑
4V
粉末由如下质量分数的各成分组成
Al
：
6.0
％～
6.5
％，
V
：
3.5
％～
4.5
％，余量为
Ti
和不可避免的杂质
。3.
根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤
(1)
中的
Ti
‑
6Al
‑
4V
粉末由气...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵永好，刘宇宪，张亚平，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：