[發(fā)明專利]低成本的鈦合金間接增材制造方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010188744.6
• 申請(qǐng)日: 2020-03-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111347048A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇勇君;唐迎春;李正平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇勇君
• 主分類號(hào): B22F3/22
• 分類號(hào): B22F3/22;B22F3/10;B22F1/00;B33Y10/00;B33Y70/10
• 代理公司: 杭州堅(jiān)果知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 33366
• 代理人: 付建中

本發(fā)明公開(kāi)了一種低成本的鈦合金間接增材制造方法，包括如下步驟：將球形粉末和/或摻雜不規(guī)則形狀的鈦或鈦合金粉末與粘結(jié)劑進(jìn)行充分混合攪拌且加溫，粉末中含有混粉總重量0.2~1.8%的釔元素，粘結(jié)劑的加入量占混粉總體積的25~45%，粘結(jié)劑由下列重量份的原料制成：聚乙烯高分子45~55份，石蠟45~55份，硬脂酸4~5份；通過(guò)造粒機(jī)制備成粒狀喂料，使用注射成形機(jī)加工成用于鈦合金絲材；將鈦合金絲材裝載到常規(guī)的塑料3D打印機(jī)上，打印出鈦合金生坯；將生坯放入溶劑脫脂設(shè)備或容器中脫脂，去掉粘結(jié)劑；通過(guò)高溫?zé)o壓燒結(jié)法，固結(jié)鈦合金生坯，獲得高度致密的鈦合金間接打印成品。本發(fā)明具有材料成本低、打印設(shè)備成本低、打印產(chǎn)品質(zhì)量好的有益效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于增材制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低成本的鈦合金間接增材制造方法。

背景技術(shù)

鈦合金是一種重要的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料，具有高比強(qiáng)度、比剛度、良好的韌性和疲勞性能、高損傷容限能力、優(yōu)異的抗化學(xué)腐蝕能力以及良好的生物兼容性，因而被廣泛用于航空、航天、航海、生物醫(yī)用、陸地交通等領(lǐng)域。世界上許多國(guó)家都認(rèn)識(shí)到鈦合金材料的重要性，相繼對(duì)其進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)，并得到了實(shí)際應(yīng)用。

粉末冶金領(lǐng)域中，增材制造技術(shù)(也稱3D打印)，作為一種先進(jìn)的材料加工方法，能夠近凈成形地制造出具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的鈦合金零部件。同時(shí)，增材制造技術(shù)在一定程度上節(jié)約了加工成本，例如減少零部件的后續(xù)機(jī)加工工序，避免昂貴的鈦合金原材料浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)綠色制造，符合可持續(xù)發(fā)展。

當(dāng)前已經(jīng)較為普及的鈦合金增材制造技術(shù)，如激光或電子束熔絲打印，是一種直接打印的方法，通過(guò)高能量局部地、逐層地融化鈦或鈦合金粉末(或絲材)來(lái)熔接制造鈦合金零件。然而因其昂貴的3D打印設(shè)備以及直接打印鈦合金的增材制造技術(shù)存在復(fù)雜的熱循環(huán)和較高的加工殘余應(yīng)力造成打印零件變形失效，限制了增材制造鈦合金工業(yè)化的發(fā)展。

采用粉末冶金制備鈦合金零部件，工業(yè)化進(jìn)程受限于昂貴的球形鈦合金粉末原材料。如等離子，電子束，氣霧化等加工的球形粉末，雖然品質(zhì)理想，但是價(jià)格高昂，而通常不規(guī)則形狀的鈦合金粉末成本可降低為球形粉的五分之一以下，唯一不足之處是存在氧雜質(zhì)較高，形狀不規(guī)則和成型困難等不利因素，不易獲得理想力學(xué)性能的鈦合金零件。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種鈦合金低成本間接增材制造（3D打印）方法，能夠大幅地降低制造鈦合金零部件的成本，使得鈦合金材料得到更為廣泛的工程應(yīng)用。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，為了克服上述現(xiàn)有背景技術(shù)中提及的高昂的3D打印設(shè)備費(fèi)用以及粉末原料費(fèi)用，提供一種低成本的鈦合金間接增材制造方法。

本發(fā)明根據(jù)以上不足，提供了一種低成本的鈦合金間接增材制造方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種低成本的鈦合金間接增材制造方法，包括如下步驟：

S1. 混粉：將球形粉末和/或摻雜不規(guī)則形狀的鈦或鈦合金粉末與粘結(jié)劑進(jìn)行充分混合攪拌且加溫，粉末中含有混粉總重量0.2~1.8%的釔元素，粘結(jié)劑的加入量占混粉總體積的25~45%，粘結(jié)劑由下列重量份的原料制成：聚乙烯高分子45~55份，石蠟45~55份，硬脂酸4~5份；

S2. 造粒、造絲：待混合攪拌的粉體冷卻后，通過(guò)造粒機(jī)或破碎機(jī)制備成粒狀喂料，然后使用注射成形機(jī)或造絲機(jī)，將粒狀喂料加工成用于間接增材制造的鈦合金絲材；

S3. 絲材打印：將鈦合金絲材裝載到常規(guī)的塑料3D打印機(jī)上，3D打印機(jī)根據(jù)計(jì)算機(jī)中三維建模程序，打印出鈦合金生坯；

S4. 溶劑脫脂：將生坯放入溶劑脫脂設(shè)備或容器中，在一定流速的強(qiáng)非極性溶劑中，進(jìn)行溶劑脫脂，去掉部分粘結(jié)劑；