[發(fā)明專利]一種改善增材制造β型鈦合金中缺陷的熱處理方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210058999.X
• 申請(qǐng)日: 2022-01-18
• 公開（公告）號(hào): CN114411075A
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董安平;李仲杰;蔡學(xué)成;邢輝;許浩;何林;杜大帆;孫寶德
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): C22F1/18
• 分類號(hào): C22F1/18;B22F10/64;C22C14/00;B33Y40/20;B33Y70/00
• 代理公司: 上海恒慧知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 徐紅銀;禹雪平

本發(fā)明提供一種改善增材制造β型鈦合金中缺陷的熱處理方法，該方法包括：提供增材制造β型鈦合金，所述增材制造β型鈦合金含有孔隙和未溶顆粒缺陷；對(duì)所述增材制造β型鈦合金加壓至預(yù)設(shè)壓力，并加熱至預(yù)設(shè)溫度后，對(duì)所述增材制造β型鈦合金進(jìn)行熱處理；降溫處理，得到組織致密的β型鈦合金。本發(fā)明工藝流程簡(jiǎn)單且周期短，成本低，后續(xù)加工余量小，在增材制造β型鈦合金基礎(chǔ)上有效改善缺陷的同時(shí)，可通過熱處理改善組織、弱化織構(gòu)，降低材料的各向異性，進(jìn)而提升β型鈦合金的強(qiáng)度、塑性以及抗疲勞等性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及增材制造技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種改善增材制造β型鈦合金中缺陷的熱處理方法。

背景技術(shù)

目前，增材制造技術(shù)由于其逐層疊加沉積，快速的冷卻速度，使得其對(duì)比傳統(tǒng)制備方式制備的金屬，增材制造金屬材料普遍具有較好的綜合性能表現(xiàn)，從而其在航空航天、醫(yī)用植入等領(lǐng)域均有著更好的應(yīng)用前景。

但與此同時(shí)，增材制造β型鈦合金也存在著一些問題，這在一定程度上限制了其進(jìn)一步的應(yīng)用。一方面，類似于傳統(tǒng)鑄造零件，增材制造β型鈦合金也會(huì)存在著氣孔、裂紋以及未溶顆粒等缺陷，這些缺陷對(duì)材料后續(xù)的性能帶來不利影響；另一方面，由于增材制造過程中快速的冷卻速度以及極大的溫度梯度，會(huì)容易產(chǎn)生明顯的外延生長(zhǎng)傾向，這種外延生長(zhǎng)會(huì)使得增材制造β型鈦合金有著較強(qiáng)的柱狀晶生長(zhǎng)取向，并且會(huì)帶來明顯的晶體織構(gòu)，這無疑會(huì)使得增材制造材料產(chǎn)生明顯的各向異性。對(duì)于β鈦合金而言，由于增材制造過程中的原位熱處理作用，容易使得增材制造β型鈦合金會(huì)產(chǎn)生某些析出相，這可能會(huì)對(duì)材料的性能帶來不利的影響。

基于以上問題，科研工作者們提出了相應(yīng)的解決方案，在一定程度上可以實(shí)現(xiàn)增材制造β型鈦合金的組織與性能調(diào)控。針對(duì)于增材制造過程中容易產(chǎn)生的缺陷，針對(duì)性的提出了諸如攪拌摩擦處理、熱等靜壓處理、等靜角擠壓等后處理措施，可以有效的改善材料的組織缺陷；而針對(duì)于增材制造金屬材料因具有明顯的晶體取向的柱狀晶帶來的各向異性以及所產(chǎn)生的有害析出相等，研究發(fā)現(xiàn)可以通過相應(yīng)的熱處理方式來實(shí)現(xiàn)材料性能的有效調(diào)控。

經(jīng)過檢索發(fā)現(xiàn)：

公開號(hào)為CN111074185A的中國(guó)發(fā)明專利，公開了一種能有效降低激光增材制造鈦合金各向異性的熱處理方法，該方法包括：步驟1，將激光增材制造鈦合金試樣隨爐升溫至965～975℃后保溫20～25min，然后隨爐冷卻至795～805℃并保溫20～25min；步驟2，將步驟1后的試樣隨爐升溫至965～975℃并保溫20～25min，然后隨爐冷卻至795～805℃并保溫20～25min；步驟3，將步驟2熱處理方式重復(fù)進(jìn)行3次；步驟4，將步驟3后的試樣隨爐升溫至965～975℃后保溫20～25min，然后隨爐冷卻至300℃以下；步驟5，將步驟4后的合金隨爐升溫至940～950℃并保溫1h，然后空冷至300℃以下；步驟6，將步驟5后的合金隨爐升溫至500～600℃并保溫4h，然后空冷至室溫。但是該發(fā)明仍然存在如下問題：涉及多種工藝過程累加，多次的升溫保溫等熱處理增加了制造周期和成本，工藝較為復(fù)雜。

若能繼續(xù)開發(fā)出能夠?qū)⑷毕莞纳婆c熱處理結(jié)合的新型低成本增材制造后處理工藝，將可以整體改善材料的組織，從而有效的提升增材制造β型鈦合金的性能，拓展其應(yīng)用領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種改善增材制造β型鈦合金中缺陷的熱處理方法。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明提供一種改善增材制造β型鈦合金中缺陷的熱處理方法，包括：

提供增材制造β型鈦合金，所述增材制造β型鈦合金含有孔隙和未溶顆粒缺陷；

對(duì)所述增材制造β型鈦合金加壓至預(yù)設(shè)壓力，并加熱至預(yù)設(shè)溫度后，對(duì)所述增材制造β型鈦合金進(jìn)行熱處理；

再對(duì)所述增材制造β型鈦合金降溫處理，得到組織致密的β型鈦合金。