[发明专利]一种Ti-48Al-2Cr-2Nb合金粉末的制备方法及应用

说明书

一种Ti‑48Al‑2Cr‑2Nb合金粉末的制备方法及应用，属于增材制造技术领域。所述方法如下：合金熔炼：对合金原料进行熔炼；加工电极：对熔炼的合金进行精车加工；雾化制粉：将合金电极圆棒在雾化室内进行雾化制粉；惰性气体回收净化：对雾化制粉过程中使用的惰性气体进行回收；粉末收集筛分：粉末冷却后，经旋风分离器收集，利用振动筛在惰性气体保护下筛分所需粒度范围的活性合金粉末并包装。本发明的优点是：制备的Ti‑48Al‑2Cr‑2Nb合金粉末杂质含量低，含氧量≤1000ppm，可满足航空航天、军工领域对3D打印钛合金金属粉体的应用要求。本发明使用了一种惰性气体回收净化系统，有效提高了气体回收率，回收气量在90%~5%的范围内，使生产成本降低30%以上。

技术领域

本发明属于增材制造技术领域，涉及一种合金粉末的制备方法及应用，尤其涉及一种低成本高纯净度球形Ti-48Al-2Cr-2Nb合金粉末的制备方法及应用。

背景技术

钛铝金属间化合物材料因兼具金属材料的韧性和陶瓷材料的高温性能，且其密度不到镍基合金的50%，具有轻质、高比强度、高比刚度、耐蚀、耐磨、耐高温以及优异的抗氧化性等优点，而成为700℃~1000℃最佳候选高温结构材料。然而，钛铝金属间化合物属于极难塑性加工材料，通常在700℃以下温度范围内，塑性较差，其延伸率一般仅为2％～3％，无法进行塑性加工，在大于1100℃高温下，虽然塑性有所改善，但变形抗力仍然很大，其流动应力高达200MPa，且要求变形时保持相当低的应变率，因而对其进行塑性加工成形的难度非常大。

目前，利用3D打印技术制备钛铝金属间化合物零件已引起了人们的广泛研究，不仅实现了制件的近净成形，避免了对钛铝金属间化合物的后续塑性加工或机械加工，而且与铸造钛铝金属间化合物相比，用此法制备的合金组织更加均匀、细小。Ti-48Al-2Cr-2Nb是一种性能优异的钛铝金属间化合物，具有很好的综合性能，当采用3D打印技术对Ti-48Al-2Cr-2Nb合金进行加工成型时，所要求的3D打印金属粉末不同于传统粉末冶金所需要的粉末特性，不仅要求传统粉末所须具备的高纯度、低氧含量，同时还要求粉末球形度高、粒度分布优化，并具有良好的流动性和松装密度。由于Ti-48Al-2Cr-2Nb对杂质成分敏感，现有雾化方法制备的粉末往往存在杂质较多、球形度不高的现象，严重影响粉末的3D打印成形性能。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有雾化方法制备的粉末存在杂质较多、球形度不高的问题，提供一种低成本、高纯度、高球形度、低氧含量Ti-48Al-2Cr-2Nb基合金粉末的制备方法及应用，制备的Ti-48Al-2Cr-2Nb合金成分均匀、组织细小、性能优异，满足航空航天领域的应用要求，在保证材料纯净、杂质含量极低的基础上，粉末的球形度更高，具有更好的流动性，能够适用于不同形式的3D打印技术增材制造。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种Ti-48Al-2Cr-2Nb合金粉末的制备方法，所述方法步骤如下：

步骤一：合金熔炼：采用水冷铜坩埚感应熔炼方法制备Ti-48Al-2Cr-2Nb合金铸锭，熔炼温度为1700~1900℃；

步骤二：加工电极：对步骤一中制备的Ti-48Al-2Cr-2Nb合金铸锭进行精车加工，将Ti-48Al-2Cr-2Nb合金铸锭加工成Ti-48Al-2Cr-2Nb合金电极圆棒；