[發明專利]一種降低開裂敏感性的激光增材制造方法

有效

• 申請號: 202011368031.4
• 申請日: 2020-11-26
• 公開（公告）號: CN112570729B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 謝勇;周慶軍;嚴振宇;王福德
• 申請（專利權）人: 首都航天機械有限公司
• 主分類號: B22F10/28
• 分類號: B22F10/28;B22F10/64;B33Y10/00;B33Y40/20;B33Y70/00;C22C14/00;C22F1/18;C22F1/02
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1.一種降低開裂敏感性的激光增材制造方法，其特征在于包括以下步驟：

第一步，將粒度規格為60～150μm、[Mo]當量在3.0～9.0范圍內的鈦合金粉末裝入送粉器，粉末中氧含量須大于0.08wt％；

第二步，將基板固定在充滿純度不低于99.999％的氬氣惰性加工室工作臺上；

第三步，當加工室的水、氧含量小于50ppm后，開始鈦合金激光增材制造成形；在激光作用下，將同步送進的鈦合金粉末連續熔化沉積在基板上；在沉積過程中，通過控制沉積區能量密度為41～50J/mm²，熔池寬高比為3～5，搭接率為40％～50％，使構件固液轉變中的冷卻速率為10³～10⁵k/s，制備得到層高0.7～1.2mm，體積分數為20～30％、寬度為0.15～0.25mm的柱狀晶和體積分數為60～70％、直徑為50～100μm等軸晶，位錯密度為大于10¹⁷m^-2的鈦合金試樣；第四步，當連續沉積3～4層后，移開激光送粉頭；采用激光熱源對已沉積層進行光柵式掃描，激光掃描工藝參數如下：激光功率為0.6～1kW，掃描速度為50～100mm/s，光斑直徑為1～3mm，激光同步熱處理時間為10～15min，使已沉積層不熔化的同時得到宏觀組織為體積分數20％～30％、寬度為0.15～0.25mm的柱狀晶組織，晶界處為折線狀或斷續狀晶界α，和體積分數70％～80％，直徑小于100μm的等軸晶組織，微觀組織為體積分數60％～70％，長寬比小于2～2.9的球化初生α相；

第五步，重復第三步和第四步，連續沉積制造出無開裂、無需后續熱處理即可直接滿足工程應用需求的激光增材制造大型鈦合金構件。

2.根據權利要求1所述的一種降低開裂敏感性的激光增材制造方法，其特征在于：所述第四步中，激光同步熱處理使已沉積層發生受控再結晶，使柱狀晶大部分轉變為等軸晶，且柱狀晶晶界為折線狀或斷續狀晶界α。

3.根據權利要求1所述的一種降低開裂敏感性的激光增材制造方法，其特征在于：制造Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si成分的鈦合金。