[发明专利]一种提高3D打印钛合金点阵结构强韧性的热处理方法

说明书

本发明公开了一种提高3D打印钛合金点阵结构强韧性的热处理方法，首先制备3D打印的钛合金点阵结构；然后进行一次固溶，在特定温度范围进行固溶处理，进行空冷；再次进行二次固溶，在特定温度进行固溶处理，然后进行空冷；处理后的材料进行时效处理，空冷后得到热处理后的3D打印的钛合金点阵结构材料；本发明通过采用双重固溶以及时效的组合热处理工艺，来提高3D打印钛合金点阵结构的韧性与强度，同时消除材料内部残余应力，改善了钛合金点阵结构材料的综合力学性能，扩展了3D打印钛合金点阵结构材料的应用领域；对于各类3D打印金属材料性能的改善均有借鉴作用。

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，涉及一种提高3D打印钛合金点阵结构强韧性的热处理方法。

背景技术

金属3D打印技术在制备和生产复杂结构件方面具有突出优势，在打印过程中通过逐层打印的方式构造所需形状的结构件，不仅有效降低了生产复杂结构件的难度，而且还能保证复杂结构件的精度。具有尺寸精度高、表面质量好、成形件性能优异等优点。但是3D打印的零部件存在组织不均匀、力学性能分散、高残余应力和延伸率低等缺点，需通过热处理的方法调控组织的形态、含量和尺度，提高3D打印零部件的综合力学性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高3D打印钛合金点阵结构强韧性的热处理方法，解决现有技术中3D打印的钛合金点阵结构的高强度、低韧性以及其沉积态残余应力大的问题，发展消除或减弱不利影响因素的手段方法，提高3D打印制备的点阵结构构件的韧性，消除残余应力的同时保持或者提高其原有强度。

本发明所采用的技术方案是，一种提高3D打印钛合金点阵结构强韧性的热处理方法，具体按以下步骤实施：

步骤1，首先制备3D打印的钛合金点阵结构；

步骤2，一次固溶，在特定温度范围进行固溶处理，然后进行空冷；

步骤3，二次固溶，再次在特定温度进行固溶处理，然后进行空冷；

步骤4，将步骤3处理后的材料进行时效处理，空冷后得到热处理后的3D打印的钛合金点阵结构材料。

本发明的特点还在于：

其中步骤1中钛合金粉末为Ti64；

其中步骤1中点阵结构钛合金3D打印成型的方法为：将钛合金粉末置于3D打印设备的供粉仓中，调节基板的预热温度和钛合金粉末的铺粉层厚，用激光进行扫描照射，熔融凝固后重新铺粉打印，多次重复至粉末烧结实体结构成型与基板结合；

其中3D打印设备采用Mlab cusing R增材制造设备，所述基板的预热温度为180℃～200℃，铺粉层厚25μm，激光功率为100W，扫描速率为600mm/s，扫描间距为80μm，打印扫描采用预扫描和棋盘式扫描的扫描方式；

其中打印成型方法中在3D打印设备内氧气含量低于600ppm时添加粉末，完成粉末添加后通入氩气直至氧含量低于100ppm后开始打印；

其中步骤1中每次打印前将Ti64合金粉末在烘干箱中120℃干燥2h；

其中步骤1中采用的点阵结构单胞为F2CCZ结构，单胞的数量为3*3*20，单胞支柱长度为1mm，支柱直径为0.33mm、0.25mm、0.2mm，即长径比分别为3、4和5；

其中步骤2中一次固溶处理的温度为1030℃，时间为120min；

其中步骤3中二次固溶处理的温度为1000℃，时间为60min；

其中步骤4中时效处理的温度为600℃，保温时间为6h。

本发明的有益效果是：