[发明专利]TC4钛合金制件的选区激光熔化成型方法

说明书

一种TC4钛合金制件的选区激光熔化成型方法，本发明涉及合金制件的成型方法。它是要解决现有的选区激光熔化3D打印方法的制件表面粗糙度较差、致密度差的技术问题。本方法：一、利用三维建模软件对零件建模及数据处理，转换为切层的数据格式；二、在所建立的模型底部建立支撑体，并切成片层，将数据导入3D打印设备中；三、铺粉；四、激光熔融，获得零件的单层轮廓；五、层层打印，得到初级成型件；六、热处理，得到钛合金制件。TC4钛合金制件断口形貌表现为韧性断裂和脆性断裂的混合断裂，TC4钛合金的显微组织为α+β混合组织，抗拉强度1250～1285MPa，延伸率为11％～12％，硬度380～385HV。可用于增材制造领域。

技术领域

本发明涉及合金制件的成型方法。

背景技术

钛合金具有低密度、高强度、耐高温性能优良和较好的耐腐蚀性能，广泛的应用于航空航天、汽车、医疗器械和运动器材等领域。传统的钛合金制造方法包括去材制造、铸造、锻造等。这三种方法普遍存在着制造周期长、收得率低、成本高等缺点。近年来，增材制造技术的快速发展正在解决这些问题。增材制造技术，也被称为3D打印技术，它是一种通过层层堆积的方式将数字化模型直接制造出实体零件的工艺。选区激光熔化(Selective LaserMelting,SLM)是目前最普遍使用的金属增材制造技术，它存在着如下缺点，一是目前的选区激光熔化法成型的零件尺寸精度在±(30-50)μm，表面粗糙度较差。二是制件致密度不够。上述原因，都限制了增材制造零件的使用。

发明内容

本发明是要解决现有的选区激光熔化3D打印方法的制件表面粗糙度较差、致密度差的技术问题，而提供TC4钛合金制件的选区激光熔化成型方法。

本发明的TC4钛合金制件的选区激光熔化成型方法，按以下步骤进行：

一、利用三维建模软件对零件建模及数据处理，将其转换为可以切层的数据格式(STL文件)；

二、在所建立的模型底部建立一个支撑体，将三维件模型和支撑体一同切片，从而获得各层界面的轮廓数据，将这个数据导入3D打印设备中；

三、3D打印设备按照程序，控制铺粉装置将粉末按照50～60μm的铺粉厚度将TC4钛合金粉铺在成形缸的基板上；

四、激光扫描系统在激光功率为300～350W、扫描速度为1.2～2m/s、扫描间距100～120μm条件下扫描熔化合金粉末，熔融金属冷却凝固形成设计好零件的单层轮廓；

五、成形缸基板随着电机的转动下降，铺粉系统在成形好的单层轮廓上，按步骤三和步骤四的操作重新铺粉、扫描，新烧结层与前一层牢固的熔合连接在一起，如此循环，层层加工，得到初级成型件；

六、将初级成型件放在高温炉中，升温到830～860℃保温1.5～2.5小时进行热处理，得到TC4钛合金制件。

更进一步地，步骤三中所述的TC4钛合金粉的颗粒为球形，粒径在5μm～50μm。

更进一步地，步骤六中所述的升温的速度为300～650℃/h。

本发明采用选区激光熔化技术，选择激光功率、扫描速度、铺粉厚度、扫描间距参数进行3D打印，然后再经过高温热处理，得到综合力学性能好的TC4钛合金制件。TC4钛合金制件断口形貌表现为韧性断裂和脆性断裂的混合断裂，TC4钛合金的显微组织为α+β混合组织，其抗拉强1250～1285MPa，延伸率为11％～12％，硬度380～385HV。可用于增材制造领域。

附图说明

图1为实施例1中的TC4钛合金粉的扫描电镜照片；

图2为实施例1中的TC4钛合金粉的粒度分布图；

图3为实施例1得到的TC4钛合金制件的断口形貌图；

图4为实施例1得到的TC4钛合金制件的的显微组织图；