[发明专利]基于增材制造技术制备超高强度钛合金多孔材料的方法

权利要求书

1.一种基于增材制造技术制备超高强度钛合金多孔材料的方法，其特征在于，该方法适用于制备Ti-Nb-Al-Mo-V-Cr-Sn-Zr-Fe系合金块体多孔材料，该多孔材料是由网格单元排列而成，孔隙率范围为40～80%，孔径范围为400μm～2000μm，网格单元孔壁厚度范围为0.5~1mm，网格单元的形状设计为：网格单元的孔壁受力时，该力作用于孔壁的拉伸或压缩分量所占比例范围为70～100%，拉伸或压缩分量是指平行于网格单元孔壁方向的力的分量；对多孔材料进行两步热处理，最终获得超高强度钛合金多孔材料；

Ti-Nb-Al-Mo-V-Cr-Sn-Zr-Fe系合金成分范围为：Nb为0～25wt%，Al为0～10wt%，Mo为0～6wt%，V为0～15wt%，Sn为0～15wt%，Zr为0～5wt%，Cr为0～6wt%，Fe为0～3wt%，杂质含量（O+N+H）为0.1～0.5wt%，余量为Ti；

该方法是以Ti-Nb-Al-Mo-V-Cr-Sn-Zr-Fe系合金粉末为原材料，采用选择性激光熔融金属成型技术制备超高强度钛合金多孔块体材料；

该方法具体包括如下步骤：

（1）利用CAD软件设计所需钛合金多孔材料的结构模型；

（2）将步骤（1）所设计的钛合金多孔材料结构数据导入选择性激光熔融金属成型设备，以Ti-Nb-Al-Mo-V-Cr-Sn-Zr-Fe系合金粉末为原料，按照设定的工艺参数制备超高强度多孔钛合金块体材料，工艺参数为：激光光源功率为180～220 W，扫描间距为180～220μm，层厚为45～55μm，扫描速率为800～1500 mm/s；

两步热处理时，所用设备为真空热处理炉，首先，在700～900℃之间进行去应力退火，保温时间为0.5～4小时，冷却速度为1～50℃/min，冷却至室温；随后，在400～600℃之间保温2～72小时，冷却速度为1～50℃/min，冷却至室温。

2.按照权利要求1所述的基于增材制造技术制备超高强度钛合金多孔材料的方法，其特征在于，Ti-Nb-Al-Mo-V-Cr-Sn-Zr-Fe系合金中，Nb为15~25wt%，Zr为2～5wt%，Sn为4～12wt%。

3.按照权利要求1或2所述的基于增材制造技术制备超高强度钛合金多孔材料的方法，其特征在于，Ti-Nb-Al-Mo-V-Cr-Sn-Zr-Fe系合金中，Al为3~10wt%，Mo为3～6wt%，V为3～12wt%，Cr为2～6wt%，Fe为0.5～3wt%。

4.根据权利要求1所述的基于增材制造技术制备超高强度钛合金多孔材料的方法，其特征在于，Ti-Nb-Al-Mo-V-Cr-Sn-Zr-Fe系合金块体多孔材料的密度为0.5～2.0g/cm³，压缩强度为200～600MPa，吸收能为50～90MJ/m³，弹性模量为0.1～20 GPa。