[发明专利]一种增材制造高强韧β钛合金材料及其制备方法

权利要求书

1.一种增材制造高强韧β钛合金材料，其特征在于，所述高强韧β钛合金材料按照质量百分比包含如下组分：Al 2.0～5.0％、Mo 4.0～7.0％、Cr 5.0～8.0％、V 3.0～6.0％、Ni1.0～3.0％、Nb 1.0～3.0％、Zr 0.1～1.0％、B 0.05-0.25％，余量为Ti；所述增材制造高强韧β钛合金打印态抗拉强度≥900MPa，总延伸率18～20％，力学性能无明显各向异性；所述增材制造高强韧β钛合金热处理后抗拉强度1180～1540MPa,总延伸率3.2～12％。

2.如权利要求1所述的增材制造高强韧β钛合金材料，其特征在于，所述高强韧β钛合金材料由以下质量百分含量的成分组成：Al 2.5～4.5％、Mo 4.5～6.0％、Cr 5.5～7.5％、V4.5～5.5％、Ni 1.0～2.0％、Nb 1.0～3.0％、Zr 0.2～0.8％、B 0.05-0.15％，余量为Ti。

3.如权利要求1所述的增材制造高强韧β钛合金材料，其特征在于，所述高强韧β钛合金材料由以下质量百分含量的成分组成：Al 4.5％、Mo 4.5％、Cr 7.5％、V 5.5％；Ni 1.0％、Nb 1.0％、Zr 0.8％、B 0.15％，余量为Ti。

4.如权利要求1所述的增材制造高强韧β钛合金材料，其特征在于，所述高强韧β钛合金材料由以下质量百分含量的成分组成：Al 3.5％、Mo 5.0％、Cr 6.5％、V 4.5％、Ni 1.5％、Nb 3.0％、Zr 0.5％、B 0.05％，余量为Ti。

5.如权利要求1所述的增材制造高强韧β钛合金材料，其特征在于，所述高强韧β钛合金材料由以下质量百分含量的成分组成：Al 2.5％、Mo 6.0％、Cr 5.5％、V 5.0％、Ni 2.0％、Nb 2.0％、Zr 0.2％、B 0.1％，余量为Ti。

6.一种增材制造钛合金材料的制备方法，用于制备权利要求1～5所述的高强韧β钛合金材料，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤一、对钛合金粉末用激光熔化沉积制造设备进行3D打印，所述钛合金粉末的颗粒尺寸为15-150μm,打印后获得含有大量亚稳β相的打印态高强韧β钛合金材料；

步骤二、对步骤一中所述打印态高强韧β钛合金材料进行固溶时效热处理，调控α析出相形貌和尺寸，得到含有α+β双相组织的增材制造高强韧β钛合金材料。

7.如权利要求6所述的增材制造钛合金材料的方法，其特征在于，所述步骤一中所述钛合金粉末的颗粒尺寸为53-150μm，所述合金粉末的按照质量百分比的组分为：Al 2.0-5.0％、Mo 4.0-7.0％、Cr 5.0-8.0％,、V 3.0-6.0％、Ni 1.0-3.0％、Nb 1.0-3.0％、Zr0.1-1.0％、B 0.05-0.25％、O≤0.2％、N≤0.05％、H≤0.015％，余量为Ti。

8.如权利要求6所述的增材制造钛合金材料的方法，其特征在于，所述步骤一中的3D打印的工艺参数为：激光功率800-1200W，扫描速度600-1000mm/min，扫描间距1-3mm，层高0.2-0.5mm。

9.如权利要求6所述的增材制造钛合金材料的方法，其特征在于，所述步骤二中的所述固溶时效热处理具体为：以10-30℃/min的加热速度加热至700-800℃，保温30-60min，后迅速淬入常温态的水中，再加热至400-500℃，保温300-500min，随炉冷却至室温，得到含有α+β双相组织的增材制造高强韧β钛合金材料。

10.如权利要求6所述的增材制造钛合金材料的方法，其特征在于，所述步骤二中的所述固溶时效热处理具体为：先加热至700-800℃，保温30-60min，后迅速淬入常温态的水中，再加热至400-500℃，保温300-500min，随炉冷却至室温，再加热至600-650℃，保温30-60min，空冷至室温，得到含有α+β双相组织的增材制造高强韧β钛合金材料。