【技术实现步骤摘要】
本申请涉及金属粉末激光增材制造的，特别是一种低氧微球形钛粉及其大尺寸构件激光熔化沉积制备方法。
技术介绍
1、钛合金具有轻质、高强、耐热、耐蚀、无磁等优良特性，广泛应用于航天、航空、化工、海洋工程等领域。然而传统制造方法(锻造、铸造、焊接等)难以满足高性能和大尺寸复杂钛合金结构件整体化近净成形制造要求，而激光熔化沉积(lmd)是一种大型、复杂形状零件的近净成形方法，与传统锻造工艺相比，具有成型构件尺寸大、制造柔性高、近净成形、生产流程短、局部形性可控等优点，在制造大尺寸复杂金属制件，特别是钛合金等难加工材料方面具有极大的应用潜力。目前激光熔化沉积技术制备的大尺寸钛合金制品主要应用在航空航天领域，然而随着民营商业火箭、卫星及低成本新型航天武器装备的快速发展，这对材料的成本提出了更高的要求，因此制备低成本大型复杂钛合金制件，成为当前激光熔化沉积技术发展的主要方向之一。
2、金属粉末是金属激光熔化沉积的主要原料，占成形制件成本的30％以上，降低粉末原料成本是实现大型钛制件低成本化打印的重要途径。目前，激光熔化沉积钛合金粉末大部分采用电极感应气雾化法和等离子旋转电极雾化法等方法制备，制备的球形粉末具有球形度高、杂质含量低、流动性良好的优点，但是其工艺繁琐、制备过程能耗高、设备复杂、成本高等问题限制了激光熔化沉积及合金的发展和广泛应用。而氢化脱氢(hdh)钛粉制备工艺简单、价格低廉，成本不到常用雾化球形钛粉的10％，若将其应用于激光熔化沉积技术，有望大幅降低制件成本，带来显著的经济效益。然而hdh钛粉形状不规则，流动性差，难以
技术实现思路
1、本申请提供一种新型低氧微球形钛粉及其大尺寸构件激光熔化沉积制备方法，通过粉体整形改性技术(球磨整形、气-固流化等)改变粉末形貌，制备出粒度可控的微球形钛粉，同时开发出一种适配于新型低氧微球形钛粉的激光熔化沉积制备技术，从而实现大尺寸复杂结构钛合金制件的低成本生产。
2、第一方面，提供了一种低氧微球形钛粉，所述微球形钛粉的粒径为53～105μm，球形度为0.7～0.8，表面应变取值范围为：0.12～0.2％。
3、第二方面，提供了一种如上述第一方面中的任意一种实现方式中所述的低氧微球形钛粉的制备方法，所述方法包括：
4、以氢化脱氢后未曝空的钛及钛合金粉末为原料，将原料粉末置于球磨罐中，加入磨球并选择性加入硬脂酸、航空煤油或酒精作为球磨介质，将球磨罐抽真空后充入氩气气氛，进行球磨；将球磨后的粉末进行真空干燥，对干燥粉末分级筛分。
5、结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，所述方法满足以下至少一项：
6、磨球材质为氧化锆；
7、磨球直径6～10mm；
8、球料比3:1～9:1；
9、球磨工艺满足：将球磨罐抽真空至10-3～10-1pa，在160～300r/min转速下，球磨5～10h；
10、真空干燥满足：60～100℃真空干燥0.5～1.5h。
11、第三方面，提供了一种如上述第一方面中的任意一种实现方式中所述的低氧微球形钛粉的制备方法，所述方法包括：
12、以氢化脱氢后未曝空的钛及钛合金粉末为原料，放入高纯氩气冲洗后的流化反应器中，并移入加热系统，流化过程通入稳定流量的高纯氩气；在流化结束后，将流化反应器移出加热系统，保持高纯氩气持续通入，直至降到室温后，利用真空封装罐收集钛粉。
13、结合第三方面，在第三方面的某些实现方式中，所述方法满足以下至少一项：
14、高纯氩气冲洗过程中氧含量的范围为0～10ppm；
15、流化过程中气体压强为0.1～0.2mpa，加热温度为400～650℃，流化1～3h。。
16、第四方面，提供了一种大尺寸构件激光熔化沉积制备方法，包括：
17、选取如上述第一方面中的任意一种实现方式中所述的低氧微球形钛粉为原料；
18、根据所需制备钛制件形状，在电脑中绘制三维工艺模型，并于剖分软件中逐层剖分工艺模型、逐层规划激光熔化沉积扫描路径、设定工艺参数；
19、选择钛及钛合金板作为成形基板，并对成形基板待沉积面进行清理；
20、将微球形粉末放入送粉器中，启动激光熔化沉积系统，按照特定的工艺参数和扫描路径，在惰性气体保护下，将低氧微球形钛粉逐层沉积在成形基板上，制备出钛合金制件；
21、对激光熔化沉积样品进行退火处理。
22、结合第四方面，在第四方面的某些实现方式中，所述方法满足以下至少一项：
23、在将微球形粉末放入送粉器之前，将微球形粉末放入真空干燥箱中，在真空环境下加热至100～150℃，保温5～8h后随箱冷却；
24、对成形基板的处理还包括：对成形基板待沉积表面进行打磨，丙酮超声清洗及烘干处理，成形基板在惰性气体或真空环境中保护；
25、激光熔化沉积过程中的惰性保护气体为纯度达到99.999％的氩气；
26、激光熔化沉积工艺参数：激光功率0.6～3kw，扫描速度600～1000mm/min，光斑尺寸2～6mm，送粉速度4～25g/min，送粉器流量8～10l/min，打印效率100～700g/h，能量密度26～44j/mm2，冷却速度104～106k/s，熔池稀释率8～15％；
27、钛合金制件尺寸≥1000mm；
28、退火处理满足：退火温度为500～600℃，升温速率为3～5℃/min，保温时间为2～4h。
29、第五方面，提供了一种激光熔化沉积制品，所述制品通过如上述第一方面中的任意一种实现方式中所述的微球形粉末经过激光熔化沉积制备得到。
30、结合第五方面，在第五方面的某些实现方式中，所述制品的显微组织形貌为由较窄晶界α相(αgb)、小尺寸晶界魏氏组织集簇(αwgb)、晶内小尺寸α集簇相互交截的网篮组织组成。
31、结合第五方面，在第五方面的某些实现方式中，αgb板条宽度0.5～1.5μm，晶界魏氏组织集簇小于15μm且在晶界处不连续，晶内α集簇长度5～15μm，宽度10～20μm。
32、与现有技术相比，本申请提供的方案至少包括以下有益技术效果：
33、1)通过粉末整形改性技术，开发出新型低成本低氧微球形钛粉，突破现有雾化球形钛粉的发展瓶颈。
34、2)优化设计适配于新型低氧微球形钛粉的激光熔化沉积工艺，增大熔池粉末捕获比例，提高成形效率，实现了大尺寸复杂钛合金构件的低成本制造。
35、3)专利技术了一种特殊的激光熔化沉积钛合金显微组织，由较窄αgb、小尺寸αwgb和晶内小尺寸α集簇相互交截的特殊网篮组织组成，其室温力学性能优异。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种低氧微球形钛粉，其特征在于，所述低氧微球形钛粉的粒径为53～105μm，球形度为0.7～0.8，表面应力取值范围为：0.12～0.2％。
2.一种如权利要求1所述的低氧微球形钛粉的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法满足以下至少一项：
4.一种如权利要求1所述的低氧微球形钛粉的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法满足以下至少一项：
6.一种大尺寸构件激光熔化沉积制备方法，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法满足以下至少一项：
8.一种激光熔化沉积制品，其特征在于，所述制品通过如权利要求1所述的微球形粉末经过激光熔化沉积制备得到。
9.根据权利要求8所述的制品，其特征在于，所述制品的显微组织形貌为较窄晶界α相(αGB)、小尺寸晶界魏氏组织集簇(αWGB)、晶内小尺寸α集簇相互交截的网篮组织。
10.根据权利要求8所述的制品，其特征在
...【技术特征摘要】
1.一种低氧微球形钛粉，其特征在于，所述低氧微球形钛粉的粒径为53～105μm，球形度为0.7～0.8，表面应力取值范围为：0.12～0.2％。
2.一种如权利要求1所述的低氧微球形钛粉的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法满足以下至少一项：
4.一种如权利要求1所述的低氧微球形钛粉的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法满足以下至少一项：
6.一种大尺寸构件激光熔化沉积制备方法，其特征在于，包括：...
【专利技术属性】
技术研发人员：周庆军，严振宇，张京京，李东来，谢勇，董鹏，张翯，倪江涛，高山，王福德，刘琦，罗志伟，冯晨，李权，梁晓康，陈帅，戚泽海，路文文，赵雄，何京文，董焰，于利民，
申请(专利权)人：首都航天机械有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。