• / 5
  • 下載費用:30 金幣  

一種LA、ND摻雜鈦合金材料的制備方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510936054.3

申請日:

2015.12.15

公開號:

CN105463252A

公開日:

2016.04.06

當前法律狀態:

駁回

有效性:

無權

法律詳情: 發明專利申請公布后的駁回IPC(主分類):C22C 14/00申請公布日:20160406|||實質審查的生效IPC(主分類):C22C 14/00申請日:20151215|||公開
IPC分類號: C22C14/00; B22F1/00; B22F9/04; B22F3/105; B22F3/24; B33Y70/00(2015.01)I 主分類號: C22C14/00
申請人: 毛培
發明人: 毛培
地址: 101113北京市通州區欣橋家園5號樓5單元5111
優先權:
專利代理機構: 代理人:
PDF完整版下載: PDF下載
法律狀態
申請(專利)號:

CN201510936054.3

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2018.08.03|||2016.05.04|||2016.04.06

法律狀態類型:

發明專利申請公布后的駁回|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明提供了一種La、Nd摻雜鈦合金材料的制備方法,包括粉體制備、激光3D打印、真空退火和電化學拋光步驟。通過鈦合金粉末原料的元素成分選擇,明顯改善鈦合金的抗拉強度、延伸率和斷面收縮率;采用球磨-燒結-再球磨的方式獲得成分均勻、粒度較好的3D打印原料;將3D打印技術與真空退火相結合,改善打印后的鈦合金性能;并利用電化學拋光解決了3D打印成品粗糙度較高的問題。

權利要求書

1.一種La、Nd摻雜鈦合金材料的制備方法,其特征在于:所述方法包括以下步驟:粉體制備、激光3D打印、真空退火和電化學拋光步驟;其中,所述粉體制備步驟的鈦合金粉末原料包含以下元素組成:Al:3.50-4.20%,Cu:0.05-0.15%,Zr:0.85-0.95%,Hf:0.20-0.40%,V:1.20-1.50%,Sn:0.15-0.45%,Nd:0.45-0.55%,Nb:0.40-0.60%,La:1.50-1.80%,余量為Ti,上述百分比為質量百分比。2.根據權利要求1所述的制備方法,其特征在于:所述粉體制備步驟為:先將鈦合金粉末原料進行球磨至粒度為200目以下,然后進行燒結,燒結溫度為1150-1200℃,保溫時間為3-3.5h,得到鈦合金燒結塊;將所述燒結塊體再次進行球磨,在200-250r/min轉速下,球磨10-12小時,最后篩選出粒度為15-25μm的合金粉體,以其作為激光3D打印原料。3.根據權利要求1所述的制備方法,其特征在于:所述激光3D打印步驟中,通過3D打印技術制備成坯件,3D打印的掃描方式采用正交掃描,激光加工參數為:激光功率200-250W,掃描速度為1250-1350mm/s,將激光打印成型的坯料超聲波清洗10~15mins,在120~150℃烘干坯體。4.根據權利要求1所述的制備方法,其特征在于:所述真空退火步驟中,所述加熱溫度為820-850℃,保溫時間為1~1.5h,真空度為1.0×10-3~10-4Pa。5.根據權利要求1所述的制備方法,其特征在于:所述電化學拋光步驟中,采用電化學拋光進行后處理,得到表面粗糙度為0.6μm~0.7μm的成品。6.根據權利要求1至5所述的制備方法,其特征在于:所述成品的抗拉強度為850~900MPa,延伸率和斷面收縮率分別為20%和18%。7.根據權利要求1至6所述的制備方法,其特征在于:所述粉體制備的鈦合金粉末原料包含以下元素組成:Al:3.80%,Cu:0.15%,Zr:0.85%,Hf:0.40%,V:1.50%,Sn:0.35%,Nd:0.45%,Nb:0.50%,La:1.60%,余量為Ti。

說明書

一種La、Nd摻雜鈦合金材料的制備方法

技術領域

本發明涉及鈦合金材料領域,具體的說,是涉及一種La、Nd摻雜鈦合金材料的制備方法。

背景技術

鈦合金具有輕質、高強、耐腐蝕、無磁等諸多突出優點,在航空、航天、航海、汽車、化工、生物醫學等領域具有廣泛的應用。然而,鈦合金與其它常用金屬相比,也具有價格高、難加工等不足,特別形狀復雜構件,采用去材機械加工方式不僅加工困難,而且原料浪費嚴重。采用鑄造方法制備不僅成品率低而且鑄造缺陷多且性能不高。采用鍛造方法制備,只能制備形狀簡單以及變形量不大的構件。

3D打印技術是一種累積制造技術,即通過逐層打印的方式來構造物體。它是一種以數字模型文件為基礎,運用特殊蠟材、粉末狀金屬或塑料等可粘合材料,通過打印一層層的粘合材料來制造三維物體。現階段三維打印機被用來制造產品,3D打印機的原理是把數據和原料放進3D打印機中,機器會按照程序把產品一層層造出來,如此循環直至工件完成,再經過后處理得到成形制件。與傳統的去除材料加工技術不同,因此又稱為添加制造。

采用3D打印成型制得的材料經常由于選擇的材質不同、成型時選擇的粘結劑等不恰當以及工藝參數控制不好,會導致制得的坯體表面模糊、翹曲變形、尺寸變形、階梯狀表面、微細結構缺陷、破碎、錯層等缺陷,這對于3D打印技術用于制造醫用器件是致命的危害。雖然通過后續熱處理可以一定程度上改善其性能,但由于熱處理過程中容易形成粗大組織,從而降低力學性能。另外,由于激光3D打印鈦合金產品的表面粗糙度較差,而很多的結構件表面粗糙度要求是很嚴格的,因此,產品粗糙度的問題也是目前有待進一步解決的。

發明內容

為了解決上述技術問題,本發明提供了一種La、Nd摻雜鈦合金材料的制備方法,使用該方法能夠獲得高強度低粗糙度的3D打印鈦合金材料。本發明采用的技術方案是:一種La、Nd摻雜鈦合金材料的制備方法,所述方法包括以下步驟:粉體制備、激光3D打印、真空退火和電化學拋光步驟;其中,

所述粉體制備步驟的鈦合金粉末原料包含以下元素組成:Al:3.50-4.20%,Cu:0.05-0.15%,Zr:0.85-0.95%,Hf:0.20-0.40%,V:1.20-1.50%,Sn:0.15-0.45%,Nd:0.45-0.55%,Nb:0.40-0.60%,La:1.50-1.80%,余量為Ti,上述百分比為質量百分比。

所述粉體制備步驟為:先將鈦合金粉末原料進行球磨至粒度為200目以下,然后進行燒結,燒結溫度為1150-1200℃,保溫時間為3-3.5h,得到鈦合金燒結塊,將所述燒結塊體再次進行球磨,在200-250r/min轉速下,球磨10-12小時,最后篩選出粒度為15-25μm的合金粉體,以其作為激光3D打印原料。

所述激光3D打印步驟中,通過3D打印技術制備成坯件,3D打印的掃描方式采用正交掃描,激光加工參數為:激光功率200-250W,掃描速度為1250-1350mm/s,將激光打印成型的坯料超聲波清洗10~15mins,在120~150℃烘干坯體。

所述真空退火步驟中,加熱溫度為820-850℃,保溫時間為1~1.5h,真空度為1.0×10-3~10-4Pa。

所述電化學拋光步驟中,采用電化學拋光進行后處理,得到表面粗糙度為0.6μm~0.7μm的成品。

所述成品的抗拉強度為850~900MPa,延伸率和斷面收縮率分別為20%和18%。

優選地,所述粉體制備的鈦合金粉末原料包含以下元素組成:Al:3.80%,Cu:0.15%,Zr:0.85%,Hf:0.40%,V:1.50%,Sn:0.35%,Nd:0.45%,Nb:0.50%,La:1.60%,余量為Ti,上述百分比為質量百分比。

本發明的優點是:通過鈦合金粉末原料的元素成分選擇,明顯改善鈦合金的抗拉強度、延伸率和斷面收縮率;采用球磨-燒結-再球磨的方式獲得成分均勻、粒度較好的3D打印原料;將3D打印技術與真空退火相結合,改善打印后的鈦合金性能;并利用電化學拋光解決了3D打印成品粗糙度較高的問題。

具體實施方式

下面結合實施例和對比例對本發明進一步詳細說明。

實施例1:

采用包含以下元素組成的原料作為粉體制備步驟的鈦合金粉末原料:Al:3.80%,Cu:0.15%,Zr:0.85%,Hf:0.40%,V:1.50%,Sn:0.35%,Nd:0.45%,Nb:0.50%,La:1.60%,余量為Ti,上述百分比為質量百分比。先將鈦合金粉末原料進行球磨至粒度為200目以下,然后進行燒結,燒結溫度為1150℃,保溫時間為3h,得到鈦合金燒結塊,將所述燒結塊體再次進行球磨,在200r/min轉速下,球磨10小時,最后篩選出粒度為15μm的合金粉體,以其作為激光3D打印原料。通過3D打印技術制備成坯件,采用正交掃描,激光加工參數為:激光功率200W,掃描速度為1250mm/s,將激光打印成型的坯料超聲波清洗10mins,在120℃烘干坯體。真空退火步驟加熱溫度為820℃,保溫時間為1h,真空度為1.0×10-3Pa。采用電化學拋光進行后處理,得到表面粗糙度為0.6μm的成品。成品的抗拉強度為850MPa,延伸率和斷面收縮率分別為20%和18%。

實施例2:

采用包含以下元素組成的原料作為粉體制備步驟的鈦合金粉末原料:Al:4.20%,Cu:0.05%,Zr:0.95%,Hf:0.20%,V:1.20%,Sn:0.15%,Nd:0.55%,Nb:0.60%,La:1.80%,余量為Ti,上述百分比為質量百分比。先將鈦合金粉末原料進行球磨至粒度為200目以下,然后進行燒結,燒結溫度為1200℃,保溫時間為3.5h,得到鈦合金燒結塊,將所述燒結塊體再次進行球磨,在250r/min轉速下,球磨12小時,最后篩選出粒度為25μm的合金粉體,以其作為激光3D打印原料。通過3D打印技術制備成坯件,采用正交掃描,激光加工參數為:激光功率250W,掃描速度為1350mm/s,將激光打印成型的坯料超聲波清洗15mins,在150℃烘干坯體。真空退火步驟加熱溫度為850℃,保溫時間為1.5h,真空度為1.0×10-4Pa。采用電化學拋光進行后處理,得到表面粗糙度為0.7μm的成品。成品的抗拉強度為900MPa,延伸率和斷面收縮率分別為20%和18%。

實施例3:

采用包含以下元素組成的原料作為粉體制備步驟的鈦合金粉末原料:Al:3.50%,Cu:0.10%,Zr:0.85%,Hf:0.40%,V:1.50%,Sn:0.45%,Nd:0.50%,Nb:0.40%,La:1.50%,余量為Ti,上述百分比為質量百分比。先將鈦合金粉末原料進行球磨至粒度為200目以下,然后進行燒結,燒結溫度為1180℃,保溫時間為3h,得到鈦合金燒結塊,將所述燒結塊體再次進行球磨,在230r/min轉速下,球磨11小時,最后篩選出粒度為20μm的合金粉體,以其作為激光3D打印原料。通過3D打印技術制備成坯件,采用正交掃描,激光加工參數為:激光功率250W,掃描速度為1300mm/s,將激光打印成型的坯料超聲波清洗15mins,在130℃烘干坯體。真空退火步驟加熱溫度為840℃,保溫時間為1.5h,真空度為1.0×10-4Pa。采用電化學拋光進行后處理,得到表面粗糙度為0.7μm的成品。成品的抗拉強度為880MPa,延伸率和斷面收縮率分別為20%和18%。

對比例1:

將不摻雜稀土元素La和Nd,其他元素含量與實施例1相同的鈦合金粉末原料,采用同樣的粉體制備、激光3D打印、真空退火和電化學拋光步驟后,所得到的鈦合金產品的抗拉強度最高僅為600MPa。

對比例2:

將元素成分和含量與實施例1相同的銅合金,采用同樣粉體制備、激光3D打印和電化學拋光步驟,但改變真空退火過程的工藝參數,當加熱溫度過高或過低時,其所得到的鈦合金產品的抗拉強度最高只有500MPa,延伸率為15%。

由實施例1-3和對比例1和2可以看出,通過利用根據本發明實施例的一種La、Nd摻雜鈦合金材料的制備方法,通過鈦合金粉末原料的元素成分選擇,明顯改善鈦合金的抗拉強度、延伸率和斷面收縮率;采用球磨-燒結-再球磨的方式獲得成分均勻、粒度較好的3D打印原料;將3D打印技術與真空退火相結合,改善打印后的鈦合金性能;并利用電化學拋光解決了3D打印成品粗糙度較高的問題。

盡管已經示出和描述了本發明的實施例,本領域的普通技術人員可以理解:在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型,本發明的范圍由權利要求及其等同物限定。

關 鍵 詞:
一種 LA ND 摻雜 鈦合金 材料 制備 方法
  專利查詢網所有資源均是用戶自行上傳分享,僅供網友學習交流,未經上傳用戶書面授權,請勿作他用。
關于本文
本文標題:一種LA、ND摻雜鈦合金材料的制備方法.pdf
鏈接地址:http://www.rgyfuv.icu/p-6341438.html
關于我們 - 網站聲明 - 網站地圖 - 資源地圖 - 友情鏈接 - 網站客服客服 - 聯系我們

[email protected] 2017-2018 zhuanlichaxun.net網站版權所有
經營許可證編號:粵ICP備17046363號-1 
 


收起
展開
山东11选5中奖结果走势图