[發(fā)明專利]一種增材制造用TiAl/TiB2

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010615985.4
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111822722B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳鈺青;宰雄飛;曹玄揚;周朝輝
• 申請（專利權(quán)）人: 航天科工（長沙）新材料研究院有限公司
• 主分類號: B22F9/08
• 分類號: B22F9/08;B33Y70/10;C22C1/10;C22C32/00;C22C14/00
• 代理公司: 武漢智匯為專利代理事務(wù)所(普通合伙) 42235
• 代理人: 李恭渝

本發(fā)明一種增材制造用TiAl/TiBsubgt;2/subgt;粉末材料制備方法，包括以下步驟：S1、根據(jù)粉末原料成分，采用原位生長方式制備復(fù)合材料錠；S2、采用氣霧化制粉方式制備TiAl/TiBsubgt;2/subgt;粉末；S3、篩分出適用于增材制造所需粒度的粉末。所述步驟S1中粉末原料成分為鋁錠、硅塊、鈮粉、海綿鈦，原料體積比為海綿鈦45?60％、鋁錠38?55％、硅塊0％?4％、鈮粉2％?7％；采用原位生長方式制備復(fù)合材料鑄錠(AlSiNb?TiBsubgt;2/subgt;或AlNb?TiBsubgt;2/subgt;)，保證了增強相分布均勻，性能穩(wěn)定；采用氣霧化方式制備的TiAl/TiBsubgt;2/subgt;粉末球形度高，熔煉過程處于惰性氣體保護環(huán)境，不易受到污染，粉末粒度符合增材制造標(biāo)準(zhǔn)，粉末收得率高；工藝簡單易行，易實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，無論在工藝上還是經(jīng)濟上都更有競爭力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及增材制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種增材制造用TiAl/TiB₂粉末材料制備方法。

背景技術(shù)

增材制造(又稱3D打印)作為一種新型材料成形制造技術(shù)，由于可以加工任意復(fù)雜形狀的零件，在醫(yī)療、工業(yè)設(shè)計、建筑、航空航天、汽車等方向都有著應(yīng)用前景。然而目前可用于增材制造的金屬粉末種類有限及粉末品質(zhì)成為了制約增材制造技術(shù)在金屬材料領(lǐng)域發(fā)展主要瓶頸。因此在增材制造粉末開發(fā)基礎(chǔ)上提升粉末品質(zhì)，是該領(lǐng)域主要研究方向之一。

TiAl是一種非常有潛力的高溫結(jié)構(gòu)材料，在航空航天、石油化工和汽車工業(yè)等領(lǐng)域都有著廣闊的應(yīng)用前景。但由于其室溫塑性低、成型性差，且當(dāng)溫度上升到850℃以上時抗氧化能力明顯不足，因此目前大多加入Nb、B、W等元素以提高其實用性能。其中B元素在TiAl合金中主要以TiB₂相的形式存在，TiB₂相在γ-TiAl基合金中呈條狀或點狀，顯著提高了合金的室溫塑性。

其中公開號為[CN104174856A]的中國發(fā)明專利，公開了一種制備TiAl基復(fù)合粉體材料的方法,首先取鋁粉、鈦粉和增強材料并混合均勻,然后球磨處理原料混合物得到TiAl基復(fù)合材料,最后等離子體球化處理球磨所得TiAl基復(fù)合材料的產(chǎn)品，其顆粒增強相分布受到球磨參數(shù)的影響，易出現(xiàn)球磨后增強相分布不均、引入外部污染等問題；球磨后粉末采用等離子球化方式提高球形度，導(dǎo)致粉末粒徑分布區(qū)間較大，適用于增材制造的粉末收得率低。現(xiàn)有技術(shù)制備TiAl/TiB₂粉末存在污染嚴(yán)重、顆粒增強相分布不均勻、球形度較低等問題，無法用于增材制造成型，這個也成為了其應(yīng)用的一個瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種增材制造用TiAl/TiB₂粉末材料制備方法，采用原位自生法，生成尺寸細(xì)小而且均勻分布的增強體顆粒，達到強化效果，且顆粒增強相分布均勻、球形度高，制備的TiAl/TiB₂粉末材料能夠較好地應(yīng)用于增材制造成型。

本發(fā)明的一種增材制造用TiAl/TiB₂粉末材料制備方法，包括以下步驟：

S1、根據(jù)粉末原料成分，采用原位生長方式制備復(fù)合材料錠；

S2、采用氣霧化制粉方式制備TiAl/TiB₂粉末；

S3、篩分出適用于增材制造所需粒度的粉末。

進一步地，所述步驟S1中粉末原料成分為鋁錠、硅塊、鈮粉、海綿鈦，原料體積比為海綿鈦45-60％、鋁錠38-55％、硅塊0％-4％、鈮粉2％-7％；

鋁錠、硅塊、鈮粉按照所述體積比混合后熔融為液態(tài)的鋁液，將K₂TiF₆和KBF₄混合配制成的鉀氟鹽加入鋁液中，澆鑄成復(fù)合材料錠。

進一步地，選用純度99.5％以上的鋁錠及99％以上的硅塊。