本发明涉及增材制造技术领域,尤其涉及一种tc4钛合金的增材制造工艺。
背景技术:
tc4钛合金具有比强度高、耐腐蚀等优异性能,是航空航天领域常用的一种轻质结构材料。然而,钛合金的塑性差,传统加工技术更是难以实现变截面、内部复杂流道、精密薄壁件等复杂构件的制造,而这些对于增材制造技术却很容易实现。
技术实现要素:
发明目的:本发明的目的在于提供一种高强度tc4钛合金的激光增材制造工艺,本发明提供的工艺能够获得质量优异的tc4钛合金。
本发明的技术方案如下:
本发明提供了一种tc4钛合金的增材制造工艺,包括如下步骤:
(1)将tc4钛合金原料粉末进行铺粉,形成粉末层;
(2)在惰性气体保护下,对粉末层进行激光扫描,进行增材制造;
(3)采用低于零下30摄氏度的惰性气体冷却;
(4)进行去应力退火处理;
(5)重复步骤(1)-(4)。
作为优选,所述激光扫描的功率优选为800~1000w;所述tc4钛合金原料粉末的粒度优选为5~10μm;所述激光扫描过程中的光斑直径优选为50~100μm,所述铺粉的厚度优选为30~50μm。激光扫描的速度优选为8000~10000mm/s,激光扫描的扫描间距优选为0.1~0.2mm,所述去应力退火处理的方式有选为:加热到140~220℃再进行空冷。
有益的效果:
在本发明中,采用激光扫描后,tc4钛合金粉末融化,凝固,之后立即进行低温惰性气体处理,可以产生大量缺陷,尤其是产生高密度位错网络,大大增强tc4钛合金的强度;这种网络同时还可以允许位错通过,这样在强度增高的同时不降低塑性。同时,采用本发明的方案可以制造形状复杂的零件。
为了便于理解本发明,下面提供实施例用于解释本发明,但它们不构成对本发明的限定。
具体实施方式
下面通过结合实施例详细描述本发明。
实施例1
(1)将tc4钛合金原料粉末进行铺粉,形成粉末层,铺粉的厚度为50μm;
(2)在氩体保护下,对粉末层进行激光扫描,进行增材制造;其中,激光功率为800w,激光扫描过程中的光斑直径优选为50μm,激光扫描的速度优选为10000mm/s,激光扫描的扫描间距优选为0.17mm;
(3)采用零下30摄氏度的氩气冷却;
(4)进行去应力退火处理:加热到140℃再进行空冷;
(5)重复步骤(1)-(4)10次,得到tc4钛合金样品。
对制备的tc4钛合金进行拉伸测试,抗拉强度为1389mpa,延伸率为11%。
实施例2
(1)将tc4钛合金原料粉末进行铺粉,形成粉末层,铺粉的厚度优选为30μm;
(2)在氩体保护下,对粉末层进行激光扫描,进行增材制造;其中,激光功率为1000w,激光扫描过程中的光斑直径优选为100μm,激光扫描的速度优选为9000mm/s,激光扫描的扫描间距优选为0.1mm;
(3)采用零下50摄氏度的氩气冷却;
(4)进行去应力退火处理:加热到220℃再进行空冷;
(5)重复步骤(1)-(4)10次,得到tc4钛合金样品。
对制备的tc4钛合金进行拉伸测试,抗拉强度为1452mpa,延伸率为10%。
实施例3
(1)将tc4钛合金原料粉末进行铺粉,形成粉末层,铺粉的厚度为39μm;
(2)在氩体保护下,对粉末层进行激光扫描,进行增材制造;其中,激光功率为850w,激光扫描过程中的光斑直径优选为70μm,激光扫描的速度优选为8000mm/s,激光扫描的扫描间距优选为0.2mm;
(3)采用零下40摄氏度的氩气冷却;
(4)进行去应力退火处理:加热到170℃再进行空冷;
(5)重复步骤(1)-(4)10次,得到tc4钛合金样品。
对制备的tc4钛合金进行拉伸测试,抗拉强度为1411mpa,延伸率为12%。
对比:常规锻造、退火得到的tc4钛合金的抗拉强度为920mpa,延伸率为12%;可以看出,本发明的技术方案大大提高了tc4钛合金的抗拉强度,同时塑性没有受到损失。
以上所述仅是本发明实施方式的一些例子,应当指出:对于本技术领域的技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。