[发明专利]一种3D打印用钛合金粉及其制备方法

说明书

本发明公开了一种3D打印用钛合金粉及其制备方法，所述钛合金粉的化学成分按质量百分比由以下原料组成：Al 3.8~7.3%，Ni 2.1~3.5%，V 0.5~0.8%，Co 0.5~0.7%，Cr 0.3~0.5%，余量为Ti。其制备方法包括熔融原料，等离子旋转电极法制备粉料，球磨及精细研磨粉体三个步骤。本发明的钛合金粉具有球形度高、流动性好、粒度分布窄、纯度高等优点，其制备方法过程可控，成本较低，适于推广。

技术领域

本发明属于金属及合金粉末制备领域，具体涉及一种3D打印用钛合金粉及其制备方法。

背景技术

3D打印（3DP）即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。

3D打印常用材料有尼龙玻纤、耐用性尼龙材料、石膏材料、铝材料、钛合金、不锈钢、镀银、镀金、橡胶类材料。但现有钛合金粉料粒度分布太宽且不均匀，形状不规则，致使打印出来的材料强度不够，无法满足3D打印的技术需求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种3D打印用钛合金粉及其制备方法，该钛合金粉具有球形度高、流动性好、粒度分布窄、纯度高等优点，其制备方法过程可控，成本较低，适于推广。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种3D打印用钛合金粉，所述钛合金粉的化学成分按质量百分比由以下原料组成：Al3.8~7.3 %，Ni 2.1~3.5 %，V 0.5~0.8 %，Co 0.5~0.7 %，Cr 0.3~0.5 %，余量为Ti。

一种3D打印用钛合金粉的制备方法，包括以下步骤：

步骤1）将原料按比例投入立式真空烧结炉中，抽真空高温熔化成熔融状态，搅拌混合，得到混合物熔体；

步骤2）将步骤1）制得的混合物熔体投入等离子旋转电极制粉设备中，采用惰性气体作为载气，熔体在反应室中生成金属小液滴，形成微细球型钛合金粉，在保护气氛下过筛以收集所需粒度的微细球型钛合金粉，制得钛合金粉末坯料；

步骤3）将步骤2）制得的钛合金粉末坯料置于球磨机中，充入惰性气体，球磨后制得钛合金粉末，再用三辊研磨机研磨至粒径＜10 μm，出料，即制得所述3D打印用钛合金粉。

进一步地，步骤1）所述抽真空高温熔化的温度为1400~1800 ℃，真空度为1.0×10^-2 Pa。

进一步地，步骤2）所述等离子旋转电极制粉设备中，电极旋转速度为15000~25000r/min。

进一步地，所述惰性气体为氩气。

进一步地，步骤3）所述球磨机中，球料比为(6~10)：1，球磨转速为200~300 r/min。

本发明的有益效果如下：

本发明先用等离子旋转电极法制备钛合金粉末，然后筛选出合适粒径的粉末坯料，再用球磨法进一步细磨粉体，最后用三辊研磨机研磨出适用于3D打印的粉体材料，该钛合金粉粒径＜10 μm，具有球形度高、流动性好、粒度分布窄、纯度高等优点，在用于3D打印时铺层速度快，铺层均匀，可有效提高打印精度，打印出来的材料具有较高的机械强度。其制备方法过程可控，成本较低，适于推广。

具体实施方式