[发明专利]一种电弧熔丝增材制造用钛合金及其制备方法

说明书

本发明涉及一种电弧熔丝增材制造用钛合金及其制备方法，一种电弧熔丝增材制造用钛合金，按质量百分数计，包括：Ti85.2％‑90.9％，Al5.25％‑6.73％，V3.31％‑4.46％，Ni1.0％‑5.0％，所述镍元素的添加能够有效的降低钛合金熔点，提高焊丝电阻率，在焊接保护气氛下，提高钛合金的抗氧化性，同时提高打印件的可加工性，即提高打印件后期加工时的抗变形性；制备的含镍TC4钛合金的强度接近TC4钛合金的强度，同时具有较好的塑性，加工出的焊丝的焊接性能较TC4钛合金焊丝有明显提高。

技术领域

本发明涉及钛合金材料技术领域，尤其涉及一种电弧熔丝增材制造用钛合 金及其制备方法。

背景技术

钛合金由于比强度高、耐蚀、耐高温以及无毒、无磁性等优点，广泛作为 结构材料、耐蚀材料、耐热材料而应用于航空航天、舰船制造、石油化工、海 洋工程及生物医学等领域。当前，全球范围内新一轮科技革命与产业革命正在 萌发，世界各国纷纷将增材制造作为未来产业发展新增长点，推动增材制造技 术与信息网络技术、新材料技术、新设计理念的加速融合。而金属增材制造技 术成为高新领域发展的重点，其中电弧熔丝增材制技术以电弧为载能束，热输 入高，成形速度快，适用于大尺寸复杂构件低成本、高效快速近净成形，进而 成为增材制造技术一个重点发展方向。而TC4钛合金是高精尖设备最为常用的 结构材料之一，其必将成为电弧增材制技术重点研究和开发的金属材料。

目前，双相结构的TC4钛合金具有优异的综合性能，其强度大多数在 860-1020MPa之间，熔点在1538-1649℃范围内，其高熔点且易氧化的特性导 致TC4钛合金焊接性能一般，在进行复杂多接点构件的打印中，节点处的连接 性急剧下降，易出现焊接缺陷，这严重限制了TC4钛合金在电弧熔丝增材制技 术中的应用。此外，TC4钛合金冷加工性能较差，导致生产合格TC4钛合金焊丝 也比较困难。这些也会影响TC4钛合金在电弧熔丝增材制技术的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有好的焊接性、好的抗氧化性、优秀的综合 性能，同时还具有良好加工性的新钛合金及其制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明一种电弧熔丝增材制造用钛合金，按质量 百分数计[Ti89.7-91Al5.5-6.8V3.5-4.5]100-xNix(x＝1-5)，包括以下组 分:

进一步优选的，所述含镍TC4钛合金的组分为:

一种电弧熔丝增材制造用钛合金的制备方法，包括以下步骤：

a、按照所述含镍TC4钛合金的成分配比将合金原料进行熔炼，得到合金铸 锭；

b、将所述合金铸锭进行固溶处理和退火处理，得到固溶态合金；

c、将所述固溶态合金进行退火处理，得到含镍TC4钛合金；

d、将含镍TC4钛合金经轧制→盘条精整→检验→固溶处理→浸沾润滑涂层 →烘干→拉拔→酸洗→精整→检验→固溶处理→浸沾润滑涂层→烘干→拉 拔→酸洗→固溶处理→检验→包装→入库加工成直径0.8-1.6mm的焊接丝 材。

进一步优选的，所述步骤a中，所述的合金原料包括钛、镍、钒、铝、TC4 钛合金；熔炼采用非自耗真空弧熔炼炉的电弧熔炼工艺，熔炼在惰性气氛保护 下进行，所述惰性气氛为氩气，压力为0.05MPa。

进一步优选的，所述步骤b中，所述固溶处理的温度为740-840℃，所述固 溶处理的时间为0.5-2h，或采用TC4钛合金固溶处理工艺。

进一步优选的，所述步骤c中，所述退火处理的温度为450-550℃，所述退 火处理的时间为2-4h，或采用TC4钛合金固溶处理工艺。