EIGA法制备TC4合金粉末的激光3D打印性能研究.pdf

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1、第32卷第6期有色矿冶Vo1．32．№62016年12月NoN—FERR0USMININGANDMETALLURGYDecember2016文章编号：1007—967X(2016)06—34一O7EIGA法制备TC4合金粉末的激光3D打印性能研究董欢欢，陈岁元，郭快快，李慧莉，梁京，刘常升(1．东北大学材料科学与工程学院材料各向异性与织构教育部重点实验室，辽宁沈阳110819；2．东北大学研究院；辽宁沈阳110819)摘要：采用电极感应熔炼气雾化法制备了5O～180m激光3D打印用TC4合金粉末，研究了粉末截面微观组织和成分，并采用激光3D打印成形了TC4合金样品，研究了松装

2、密度对激光3D成形熔池截面形貌的影响，粉末粒径范围对打印样品的微观组织、拉伸断口形貌的影响。结果表明：TC4合金粉末内部组织存在大量的针状马氏体；随着松装密度增大，熔池的宽度和高度先增大后减小，激光3D打印成形TC4钛合金最佳松装密度为2．696～2．792g／cm。；块状魏氏体组织随打印粉末的粒径范围减小而减少，致使拉伸断口形貌中韧窝密集程度逐渐增大，样品塑性提高。打印样品DSC分析相变起始温度为830．09℃、峰值温度为927．39℃均低于稳态相变温度，表明打印样品内存在大量亚稳相。关键词：激光3D打印；粉末粒径范围；松装密度；魏氏体组织；断口形貌中图分类号：TG146．

3、2文献标识码：A快速成形工艺参数对钛合金成形性能的影响有大量1前言研究。Thijs[6等人研究了激光扫描路径和扫激光3D打印快速成型技术是一种加工速度描速率对激光成形Ti6Al4V的微观组织形貌的影快、高度集成、对零件复杂性没有限制的先进加工技响，发现马氏体的生长是与长条的晶粒生长同步出术u]，激光束能量密度高，能成形高熔点、加工性现，且晶粒的方向与扫描工艺参数有关。Yadroit—能差的有色金属材料，常用于成形钛合金。激光3Dsev_7等人通过高速相机研究了温度分布与热处理打印钛合金可以直接制作零件，后加工处理少，能极对激光快速成形Ti6Al4V的组织变化过程影响，发大缩短

4、加工周期，节省成本，在航空航天领域有着重现熔池的宽度和深度与温度场和扫描工艺有关。要的应用]。Mahamood_8等人研究了扫描速度对快速成形激光3D打印钛合金快速成形是一个快速熔凝Ti6A14V组织、硬度、摩擦磨损性能的影响，发现扫的过程，成形后的钛合金样品内部组织细小且成分描速度为65mm／s时，TC4合金快速成形性能最优均匀，能显著提高材料的力学性；同时，通过控制激异。SunL9等人研究了激光功率、搭接率等对TC4光打印成形过程中的功率、送粉量、搭接率、扫描速快速成形性能影响，优化后的工艺成形TC4合金硬度等工艺参数，可以对任意局部的组织和成分进行度达到492HV。Ya

5、ng【1叩等人通过激光快速成形调控，实现结构与性能最佳搭配。然而，实际3D打出TC4合金八面体空间网状结构模型，并运用该模印成形的大型钛合金零件，目前存在的最重要的问型计算了其力学性能。题之一就是其塑性和韧性低于钛合金机加工零件，TC4合金粉末是激光3D打印钛合金零件最重主要是由于成形零件内存在气孔、夹杂粉末、局部熔要的原材料，TC4钛合金粉的质量对3D打印成型合、裂纹、成分不均匀、含氧量高等缺陷，而产生缺陷零件的质量极为重要L1卜”]，然而，TC4合金熔点高的根本原因在于两个方面：(1)激光3D打印成形工且TC4粉末性质活泼，其制备工艺相对困难，激光艺参数对成形性能的影响；

6、(2)激光3D成形原材料打印用TC4粉末制备发展较为缓慢，关于TC4合TC4钛合金粉末的性能对其打印性能的影响。金粉末的性能对激光3D打印成形性能影响的报道近几年激光3D打印发展迅速，国内外对激光更是凤毛麟角。*基金项目：辽宁省科技计划项目(2014221006)，教育部基本科研业务费重大创新项目(N130810002)，广东省科技计划项目(2015B010122001)，国家重点研发计划项目(2016YFB1100201)**收稿日期：2016—09—03作者简介：董欢欢(199O一)，男，湖北黄冈人，研究生；通讯作者：陈岁元(1964一)，男，甘肃天水人，东北大学教授，博

7、士生导师，Email：chensy@sml1]．neu．edu．cn第6期甑欢欢等：EI(；A法制TL、1合金粉术的激光3D打印性能研究本文采用电极感应熔炼气雾化法制备r50～2．1实验材料l80m不同粒径范围的3D打印用FC4合金粉未，实验所刚的材料为TC4基板(长×宽×高：200研究丫TC4合金粉末截面微观组织和成分；并采川nlm×100nlItl×10ram)和制备的TC4合金球形粉激光3D打印技术，研究了TC4合金粉末的松装密末(粒：5O～180／~na)，实验所刖的粉木形貌如图1度对激光3D成