[发明专利]一种增材制造用高温超高强钛合金、制备方法及其应用

权利要求书

1.一种增材制造用高温超高强钛合金，其特征在于，所述的钛合金属于Ti-Al-Zr-Si加过渡元素的合金体系，其主要成分的质量百分比为4.2wt.％～7.5wt.％Al、6.5wt.％～12.5wt.％Zr和0.3wt.％～1.2wt.％Si，余量为Ti元素、过渡元素和其它不可避免的杂质；所述的钛合金成分为无锡、无碳、无硼和无稀土元素。

2.根据权利要求1所述的一种增材制造用高温超高强钛合金，其特征在于，所述的过渡元素包含但不限于钒、钼、铌、钽、钨五种元素之一，可单个添加或者多元素同时添加，每种元素的质量百分比为0.3wt.％～6.5wt.％，且过渡元素的总量小于15wt.％。

3.根据权利要求1所述的一种增材制造用高温超高强钛合金，其特征在于，所述的钛、铝、锆、钽、硅和过渡元素的元素粉末的粒径为35μm～150μm，且质量纯度均不低于99.8％。

4.根据权利要求1所述的一种增材制造用高温超高强钛合金，其特征在于，所述的高温超高强钛合金，室温下的抗拉强度不低于1300MPa，屈服强度不低于1200MPa，延伸率不低于3％；600℃下的强度不低于650MPa，屈服强度不低于600MPa，延伸率不低于10％；650℃下的拉伸强度不低于450MPa，屈服强度不低于400MPa，延伸率不低于35％。

5.一种权利要求1-4任一所述的增材制造用高温超高强钛合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、来料检测

对各原材料粒径、表面光洁度、氧化状态进行检验；

步骤二、合金配制

分别计算各成分组元质量，按配比称量各组元质量，将配制完成的元素粉储存至真空干燥皿，真空度不低于20psi；

步骤三、球磨混粉

将待混合元素粉装入树脂型球磨罐，再放入适量钢球，在球磨罐口放入硬质树脂填充物进行密封，将密封球磨罐置于卧式双罐滚筒式球磨机上进行室温球磨混粉6h～15h，得到预制混合粉；

步骤四、真空烘干

将混合粉在真空热处理炉中加热至温度为125℃～140℃进行干燥处理2.5h～6.0h，炉冷至室温，得到预制干燥合金粉；

步骤五、激光加工

将步骤四得到的预制干燥合金粉用不锈钢漏斗装入双筒送粉器，同时将TA0纯钛基板的下表面涂敷上导热胶粘连在三轴数控工作台的上方，然后将激光源调整至TA0纯钛基板的上表面中心位置，启动掺镱光纤激光器进行加工，使得干燥合金粉完全熔化后，然后将合金熔体以蛇形往复方式逐层熔覆沉积在TA0纯钛基板上，再将沉积块与TA0纯钛基板分离，得到高温超高强钛合金。

6.根据权利要求5所述的一种增材制造用高温超高强钛合金的制备方法，其特征在于，所述的步骤三中，钢球与待混合元素粉的质量百分比为1：20～45；所述的钢球的直径范围为0.3mm～0.8mm。

7.一种权利要求1-4任一所述的增材制造用高温超高强钛合金的应用，其特征在于，所述的高温超高强钛合金作为增材制造技术的主体材料。