一种3d打印制备医用钛合金材料的制作方法_2

文档序号:9838834阅读:来源:国知局
为激光3D打印用粉体材料;
(2)激光3D打印成型,激光功率220W,扫描速度为1300mm/s,真空或氩气保护气氛下打印,将激光打印成型的坯料超声波清洗12mins,清洗后在120 V烘干;
(3)将坯料加热焙烧,加热温度为7800C,保温时间为Ih,真空度为10—4Pa;
(4)三重退火处理,将坯料进行首次退火处理,退火温度为680°C,保温3小时,空冷;随后进行二次退火处理,退火温度为460°C,保温6小时,空冷;最后进行三次退火处理,退火温度为298 0C,保温13小时,空冷;
(5)采用电化学抛光对步骤(3)获得的所述半成品进行后处理,得到表面粗糙度为65μπι的成品;
所述成品的其室温压缩屈服强度和断裂应变分别1235MPa和44.7%,其弹性模量为43GPa0
[0016]实施例2
一种3D打印制备医用钛合金材料,由以下原料制备得到:所述钛合金粉体的组成包含以下组分(质量百分比):祖:13%,厶1:7.7%,(:11:0.76%,21:1.35%,]\10:0.33%,卩6:1.9%,八8:0.12%,Nd: 0.77%,V: 0.68%,Y:1.3%,CeO2: I.6%,LaB6: I.6%,余量为Ti,
其由以下方法制备而成,混粉:将上述单质粉末和化合物粉末在混粉机中混合均匀,将混合均匀后的粉末进行高能球磨;将球磨后的粉末实施加压加热操作,温度为185°C,压力为1030MPa,保压时间为6分钟;在真空炉内进行烧结,烧结温度为980 °C,烧结保温时间为5h;得到钛合金块体,将钛合金块体置于刚玉陶瓷球磨罐中,首先抽真空至I X 10—2Pa,然后在360r/min转速下,采用粒度为5mm的刚玉球球磨36小时;最后用筛选出粒度为18μηι的合金粉体,以其作为激光3D打印用粉体材料;
(2)激光3D打印成型,激光功率250W,扫描速度为1300mm/s,真空或氩气保护气氛下打印,将激光打印成型的坯料超声波清洗13mins,清洗后在120 V烘干;
(3)将坯料加热焙烧,加热温度为7600C,保温时间为Ih,真空度为10—4Pa;
(4)三重退火处理,将坯料进行首次退火处理,退火温度为660°C,保温3小时,空冷;随后进行二次退火处理,退火温度为470°C,保温6小时,空冷;最后进行三次退火处理,退火温度为330°C,保温11小时,空冷;
(5)采用电化学抛光对步骤(3)获得的所述半成品进行后处理,得到表面粗糙度为65μπι的成品;所述成品的室温压缩屈服强度和断裂应变分别为1211MPa和50.3%,弹性模量为38GPa。
【主权项】
1.一种3D打印制备医用钛合金材料,其特征在于:由以下原料制备得到:所述钛合金粉体的组成包含以下组分(质量百分比):N1: 11-18%,Al: 7.3-8.9%,Cu: 0.56-0.9%,Zr:1.2-1.7%,Mo:0.2-0.4%,Fe:1-2.8%,Ag:0.卜0.5%,Nd:0.6-1%,V:0.5-0.8%,Y:1-2%,CeO2:1 -3%,LaB6:0.1-3.3%,余量为 Ti。2.如权利要求1所述的3D打印制备医用钛合金材料,其特征在于:所述钛合金粉体的组成包含以下组分(质量百分比):N1: 15.6%,Al: 7.6%,Cu: 0.88%,Zr:1.3%,Mo: 0.26%,Fe:1.92%,Ag:0.35%,Nd:0.78%,V: 0.66%,Y: 1.4%,CeO2: I.23%,LaB6: I.2%,余量为Ti。3.如权利要求1-2所述的3D打印制备医用钛合金材料,其特征在于:其制备方法包括以下步骤: (I)粉体制备:混粉:将所述单质粉末和化合物粉末在混粉机中混合均匀,将混合均匀后的粉末进行高能球磨;将球磨后的粉末实施加压加热操作,温度为180-195°C,压力为950-1050MPa,保压时间为3-10分钟;在真空炉内进行烧结,烧结温度为850-1250°C,烧结保温时间为2-10h;得到钛合金块体,将钛合金块体置于刚玉陶瓷球磨罐中,首先抽真空至IX10—2-9X10—2Pa,然后在300_450r/min转速下,采用粒度为l_8mm的刚玉球球磨24_48小时;最后用筛选出粒度为15-36μπι的合金粉体,以其作为激光3D打印用粉体材料; (2)激光3D打印成型,激光功率200-250W,扫描速度为1200-1400mm/s,真空或氩气保护气氛下打印,将激光打印成型的坯料超声波清洗1?15mins,清洗后在120 V烘干; (3)将坯料加热焙烧,加热温度为700-800°C,保温时间为I?1.5h,真空度为1.0X 10—3?10—4Pa; (4)三重退火处理,将坯料进行首次退火处理,退火温度为650-70(TC,保温2-4小时,空冷;随后进行二次退火处理,退火温度为445-480 V,保温5-8小时,空冷;最后进行三次退火处理,退火温度为290-360°C,保温10-14小时,空冷; (5)采用电化学抛光对步骤(3)获得的所述半成品进行后处理,得到表面粗糙度介于60μπι ~70ym的成品。4.如权利要求1-3所述的3D打印医用钛合金材料,其特征在于:其制备方法包括将球磨后的粉末实施加压加热操作,温度为185°C,压力为1025MPa,保压时间为5分钟;在真空炉内进行烧结,烧结温度为900°C,烧结保温时间为5h;得到钛合金块体,将钛合金块体置于刚玉陶瓷球磨罐中,首先抽真空至3X 10—2Pa,然后在360r/min转速下,采用粒度为2mm的刚玉球球磨36小时;最后用筛选出粒度为20μπι的合金粉体,以其作为激光3D打印用粉体材料。5.如权利要求1-4所述的3D打印医用钛合金材料,其特征在于:其制备方法包括激光3D打印成型,激光功率240W,扫描速度为1300mm/s,真空或氩气保护气氛下打印,将激光打印成型的坯料超声波清洗12mins,清洗后在120 °C烘干。6.如权利要求1所述的3D打印医用钛合金材料,其特征在于:其制备方法包括三重退火处理,将坯料进行首次退火处理,退火温度为660 V,保温4小时,空冷;随后进行二次退火处理,退火温度为450°C,保温6小时,空冷;最后进行三次退火处理,退火温度为300°C,保温12小时,空冷。
【专利摘要】本发明提供一种3D打印制备医用钛合金材料,其特征在于:由以下原料制备得到:所述钛合金粉体的组成包含以下组分(质量百分比):Ni:11-18%,Al:7.3-8.9%,Cu:0.56-0.9%,Zr:1.2-1.7%,Mo:0.2-0.4%,Fe:1-2.8%,Ag:0.1-0.5%,Nd:0.6-1%,V:0.5-0.8%,Y:1-2%,CeO2:1-3%,LaB6:0.1-3.3%,余量为Ti。通过合理的成分设计,通过烧结再合金化均匀,采用机械合金化获得合金粉末,制备出均匀的并且兼容性好的合金粉末,过具体热处理配合,使得钛合金具有高强度,高弹性模量,和好的伸长率和断裂韧性,最终导致成品性能高;通过上述具体制备方法参数的限定与具体合金成分的配合,使得性能稳定性达到了90%以上,具备了较为理想的性能后可更加适用于医用钛合金材料中。
【IPC分类】C22C14/00, B33Y10/00, B22F3/105, C22C1/05, B22F3/24
【公开号】CN105603255
【申请号】CN201610033846
【发明人】王岩
【申请人】王岩
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2016年1月19日
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