【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及增材制造技术，特别是一种大尺寸复杂钛制件的高精度高效率精细化光内送粉制备方法。
技术介绍
1、钛及钛合金具有轻质、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，钛合金化学活性高、熔点高、热导率低，导致传统制造法(锻造、铸造、焊接等)难以经济性满足大尺寸高精度复杂钛合金构件整体化制造要求。基于同轴送粉的激光熔化沉积技术(lmd)具有成形构件尺寸大、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具有极大应用潜力，可解决此类构件轻量化整体化制造难题。随着航空航天大型复杂装备不断向整体化、轻量化、高安全、高可靠方向发展，对大型复杂钛合金构件的表面质量及成形精度提出了迫切需求。然而，现有激光熔化沉积技术基于光外送粉原理，采用传统的高斯圆形光束，其中间温度高于边缘，熔池中间过热而边缘熔化不足，致使侧表面质量差；同时同轴送粉多管粉束汇聚时相对发散，多管粉束易紊乱，使粉斑与光斑耦合困难，容易导致侧面粘粉，难以满足复杂结构钛制件的高精度制造需求。因此，如何实现大型复杂钛合金构件的高精度高效率制造是增材制造领域亟待解决的关键难题。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的上述缺陷，提供一种大型复杂钛制件的精细化光内送粉制备方法。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供了一种大型复杂钛制件的精细化光内送粉制备方法，其中，包括如下步骤：
3、s100、制
4、s200、对制备的所述低氧微球形钛粉进行约束钝化，约束钝化后的所述低氧微球形钛粉氧含量为600～1600ppm；以及
5、s300、精细化激光熔化沉积成形制备大型复杂钛制件，包括：
6、s301、根据待制备的大型复杂钛制件形状，绘制三维图案，并规划粉末离焦量和精细化激光熔化沉积扫描路径；
7、s302、将干燥处理后的所述低氧微球形钛粉放入送粉器中，并设定激光熔化沉积装置的工艺参数；
8、s303、启动所述激光熔化沉积装置，按照设定的工艺参数和扫描路径，在高纯氩气保护下，将所述低氧微球形钛粉逐层沉积在成形基板上，获得大尺寸高精度复杂钛合金制件。
9、上述的大型复杂钛制件的精细化光内送粉制备方法，其中，步骤s300中，所述工艺参数包括：激光功率为1.5～4.5kw，扫描速度为600～900mm/min，离焦量为-1～-4mm，送粉速度为20～45g/min，扫描间距为1～3.5mm，层厚为0.45～2mm，送粉器流量为8～10l/min。
10、上述的大型复杂钛制件的精细化光内送粉制备方法，其中，所述钛合金制件的显微组织，包括小尺寸初生β等轴晶粒和较窄的初生β柱状晶，所述β等轴晶粒的尺寸<200μm；晶内包括较窄晶界α相、呈网篮状分布在β转变基体上的针状α相和弥散分布的纳米β相颗粒，所述针状α相的宽度<0.5μm。
11、上述的大型复杂钛制件的精细化光内送粉制备方法，其中，所述低氧微球形钛粉的杂质含量为o<1600ppm、n<200ppm、h<80ppm及c<100ppm。
12、上述的大型复杂钛制件的精细化光内送粉制备方法，其中，所述低氧微球形钛粉的球形度为0.7～0.8，流动性为20s/50g～45s/50g。
13、上述的大型复杂钛制件的精细化光内送粉制备方法，其中，步骤s200进一步包括：
14、s201、称取整形后未曝空的所述低氧微球形钛粉，以5～20mm一层均匀平铺在钼盒中，然后叠置于密封箱式炉中；
15、s202、抽真空并持续通入氩氧混合气；以及
16、s203、以2～5℃/min的升温速率缓慢升温至200～300℃，保温1～3h，完成约束钝化。
17、上述的大型复杂钛制件的精细化光内送粉制备方法，其中，步骤s202中，抽真空至10-4～10-2pa，持续通入流量为0.5～1l/min，体积分数为70～90％氩气+30～10％氧气的氩氧混合气。
18、上述的大型复杂钛制件的精细化光内送粉制备方法，其中，步骤s100中，以球磨整形制备所述低氧微球形钛粉，包括：
19、s110、采用未曝空hdh钛及钛合金粉末为原料；
20、s111、按照3:1～9:1的球料比，将直径6～10mm的氧化锆磨球与原料粉末装入球磨罐中；
21、s112、将所述球磨罐抽真空至10-3～10-1pa，并添加硬脂酸、航空煤油或酒精作为球磨介质，在160～300r/min转速下，球磨5～10h；以及
22、s113、球磨结束后，将所述球磨罐中的粉末通过筛网进行分级筛分，并在60～100℃的真空环境中干燥0.5～1.5h，得到粒径为15～106μm的低氧微球形钛粉。
23、上述的大型复杂钛制件的精细化光内送粉制备方法，其中，步骤s100中，以流化床气流磨整形制备所述低氧微球形钛粉，包括：
24、s120、持续通入高纯氩气冲洗流化床气流磨的研磨腔至氧含量低于10ppm；
25、s121、采用未曝空的hdh钛及钛合金粉末为原料，放入所述研磨腔内，以高纯氩气为研磨保护气体；
26、s122、调整流化床气流磨的研磨气压为0.4～0.7mpa，研磨时间为1～3h，采用转速为1000～6000rpm的分选轮筛分不同粒度的粉末；以及
27、s123、研磨设定时间后，调整所述分选轮转速，得到粒径为15～106μm的低氧微球形钛粉。
28、上述的大型复杂钛制件的精细化光内送粉制备方法，其中，步骤s100中，以气-固流化制备所述低氧微球形钛粉，包括：
29、s130、使用高纯氩气冲洗流化反应器，排空流化反应器内空气；
30、s131、采用未曝空的hdh钛及钛合金粉末为原料，放入所述流化反应器中，并移入加热装置；
31、s132、流化过程中持续通入高纯氩气为保护气，气体压强为0.1-0.2mpa；
32、s133、加热至400～650℃，流化时间为1～3h；
33、s134、流化结束后，在持续高纯氩气保护下，将所述流化反应器移出所述加热装置；以及
34、s135、降至室温后，利用真空封装罐收集得到粒径为15～106μm的低氧微球形钛粉。
35、本专利技术的技术效果在于：
36、1)通过粉末整形改性技术，结合热辅助氩-氧分压约束钝化方法，制备出一种新型低成本低氧微球形钛粉，显著降低了大尺寸复杂钛合金构件成本，带来显著的经济效益，同时增大熔池粉末捕获比例和能量吸收率，提高成形效率；
37、2)采用新型精细化激光熔化沉积工艺，结合小粒径微球形钛粉和工艺参数，有机调控层厚、熔池稀释率和搭接率等本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种大型复杂钛制件的精细化光内送粉制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的大型复杂钛制件的精细化光内送粉制备方法，其特征在于，步骤S300中，所述工艺参数包括：激光功率为1.5～4.5KW，扫描速度为600～900mm/min，离焦量为-1～-4mm，送粉速度为20～45g/min，扫描间距为1～3.5mm，层厚为0.45～2mm，送粉器流量为8～10L/min。
3.如权利要求1所述的钛合金制件的精细化光内送粉制造方法，其特征在于，所述钛合金制件的显微组织包括小尺寸初生β等轴晶粒和较窄的初生β柱状晶，所述β等轴晶粒的尺寸<200μm；晶内包括较窄晶界α相、呈网篮状分布在β转变基体上的针状α相和弥散分布的纳米β相颗粒，所述针状α相的宽度<0.5μm。
4.如权利要求1所述的大型复杂钛制件的精细化光内送粉制备方法，其特征在于，所述低氧微球形钛粉的杂质含量为O<1600ppm、N<200ppm、H<80ppm及C<100ppm。
5.如权利要求1所述的大型复杂钛制件的精细化光内
6.如权利要求1所述的大型复杂钛制件的精细化光内送粉制备方法，其特征在于，步骤S200进一步包括：
7.如权利要求6所述的大型复杂钛制件的精细化光内送粉制备方法，其特征在于，步骤S202中，抽真空至10-4～10-2Pa，持续通入流量为0.5～1L/min，体积分数为70～90％氩气+30～10％氧气的氩氧混合气。
8.如权利要求1所述的大型复杂钛制件的精细化光内送粉制备方法，其特征在于，步骤S100中，以球磨整形制备所述低氧微球形钛粉，包括：
9.如权利要求1所述的大型复杂钛制件的精细化光内送粉制备方法，其特征在于，步骤S100中，以流化床气流磨整形制备所述低氧微球形钛粉，包括：
10.如权利要求1所述的大型复杂钛制件的精细化光内送粉制备方法，其特征在于，步骤S100中，以气-固流化制备所述低氧微球形钛粉，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种大型复杂钛制件的精细化光内送粉制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的大型复杂钛制件的精细化光内送粉制备方法，其特征在于，步骤s300中，所述工艺参数包括：激光功率为1.5～4.5kw，扫描速度为600～900mm/min，离焦量为-1～-4mm，送粉速度为20～45g/min，扫描间距为1～3.5mm，层厚为0.45～2mm，送粉器流量为8～10l/min。
3.如权利要求1所述的钛合金制件的精细化光内送粉制造方法，其特征在于，所述钛合金制件的显微组织包括小尺寸初生β等轴晶粒和较窄的初生β柱状晶，所述β等轴晶粒的尺寸<200μm；晶内包括较窄晶界α相、呈网篮状分布在β转变基体上的针状α相和弥散分布的纳米β相颗粒，所述针状α相的宽度<0.5μm。
4.如权利要求1所述的大型复杂钛制件的精细化光内送粉制备方法，其特征在于，所述低氧微球形钛粉的杂质含量为o<1600ppm、n<200ppm、h<80ppm及c<100ppm。
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