[发明专利]一种适用于增材制造的钛合金

说明书

本发明公开了一种适用于增材制造的钛合金，其成分按质量百分比为：Al：3.0~3.5%，Fe：2.0%~2.5%，Si：0.1~0.3%，V：2.5%~3.0%，O：0.07%~0.1%，C≤0.06%，Cr≤0.03%，Cu≤0.015%，Mn≤0.03%，余量为Ti。本发明通过精确控制得到适合于增材制造的钛合金，制成丝材或粉末后增材制造后获得的增材体室温抗拉强度为1081~1154 MPa，室温屈服强度为998~1051 MPa，断后伸长率为17.9~25.4%，该合金除增材制造的成型性较好外，还可在流动氩气下进行丝材增材制造，并且对粉末增材制造的保护气氛要求不高。

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，具体涉及一种适用于增材制造的钛合金。

背景技术

增材制造技术是一种“自下而上”的零件成型方法，主要基于离散累积的成型理念。与传统的机械加工的方法相比，减少了机械加工的部分，降低机械加工中材料废料的产生，大大提高了加工速度，降低了产品的投资风险。钛合金具有高的比强度、良好的耐蚀性、优异的生物相容性及优良的高温力学性能。因此，钛及钛合金广泛应用于航空航天工业、化学工业、医疗工程和体育用具等行业。目前，应用于增材制造领域的钛合金，其成分对增材过程中保护气氛极其敏感，需严格控制增材过程中的保护气氛，极大的降低增材制备试样生产率。

α+β钛合金广泛应用于增材制造，例如TC4钛合金，但是TC4钛合金在增材制造过程中对O极其敏感，增材环境稍有偏差，增材制造的TC4钛合金样件的氧含量就会增加，其室温延伸率就会低于10％，使增材构件安全性大幅度降低。特别是当TC4钛合金使用丝材电弧增材制造时，保护气氛往往为流动氩气，O在增材后均会增加，这导致增材TC4钛合金的力学性能大幅度降低，因此需发明一种适用于增材制造的α+β两相钛合金，在性能于TC4钛合金相当或更优的情况下，对O的敏感性大幅度降低。

发明内容

为了解决普通钛合金的增材问题，本发明旨在提供一种适用于增材制造的Ti-3Al-2Fe-3V钛合金及其制备方法。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种适用于增材制造的钛合金，其化学成分按质量百分比计为：Al：3.0～3.5％，Fe：2.0％～2.5％，Si：0.1～0.3％，V：2.5％～3.0％，O：0.07％～0.1％，C≤0.06％，Cr≤0.03％，Cu≤0.015％，Mn≤0.03％，余量为Ti。

上述适用于增材制造的钛合金的制备方法，具体包括如下步骤：

将0.8～1.2mm的钛合金丝材使用TIG(钨极氩弧焊)增材制造的方法在流动气氛下制备钛合金块体，设置送丝速度为3～5m/min，焊接速度为20～40cm/min，焊接电流为95～105A，在基板上增材制造所述钛合金的块体试样，块体每一层焊道与下一层焊道垂直。

本发明还提供了了另一种增材制造的钛合金的制备方法，具体包括如下步骤：

将直径为15～53μm的钛合金粉末用于激光选区熔化制备块体，设置激光功率为350～400W，选择光斑直径为130μm的岛扫描，扫描速度为1400～1800mm/s，扫描间距为60～80μm，在基板上增材制造出所述钛合金的块体试样。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明改进了钛合金成分配比，可适用于增材制造，其增材制造的样品在平行于基板方向的室温抗拉强度为1098～1154MPa，室温屈服强度为1002～1051MPa，断后伸长率为17.9～24.6％，垂直于基板方向的拉强度为1081～1146MPa，屈服强度为998～1042MPa，断后伸长率为18.9～25.4％。总之，该成分钛合金增材制造出的样品成型性较好，且在流动氩气保护下依旧保持良好的强度和塑性。

具体实施方式