[发明专利]一种用于激光快速成形及修复的高强高塑钛合金粉末及其制备方法

说明书

一种用于激光快速成形及修复的高强高塑钛合金粉末及其制备方法，所述的粉末按质量百分比包括如下组分：Al 5.0～6.2wt％；Si 0.25～0.40wt％；Zr 0.8～2.0wt％；Mo 3.5～4.5wt％；O 0.03～0.08wt％；C≤0.005wt％、H≤0.006wt％、N≤0.02wt％、Fe≤0.05wt％、其余为Ti基体，以上组分质量百分比之和为100％。本发明提高了激光熔化沉积态钛合金的塑性储备，其沉积态塑性及综合力学性能与相近牌号锻件状态几乎一致，消除了大型钛合金结构件连续长时间激光熔化沉积成形过程中极易出现的严重开裂失效问题，损伤零件修复后几乎无需进行任何后续热处理，即可实现修复区与基体区性能均匀一致。

技术领域

本发明属于金属粉末材料技术领域，涉及一种用于激光快速成形及修复的高强高塑钛合金粉末及其制备方法。

背景技术

激光熔化沉积技术，以合金粉末为原材料，通过高功率激光原位冶金熔化/快速凝固逐层堆积，由零件三维CAD模型直接驱动，一步实现大型复杂结构近净成形制造，是一种先进的激光快速成形技术，在航空航天大型钛合金主承力结构的快速高性能整体制造及损伤钛合金铸/锻件的修复再生方面具有突出优势。该技术制备沉积态钛合金呈典型“高强低塑”特征，零件成形后必须通过热处理调控组织性能，方可将塑性及综合力学性能调控至锻件水平。

然而，为保证组织性能一致性，大型结构件必须在不进行组织性能调控的前提下长时间沉积成形，热应力累积极为严重，现有沉积态钛合金塑性储备又极低，这诸多不利因素极易引起产品成形过程中出现严重开裂失效，导致产品报废。另一方面，待修复现有钛合金铸/锻件大多已加工、加工到位或投入使用，修复后热处理工艺的选择性受到极大限制，甚至不允许或无法进行任何热处理，修复区与损伤零件基体区性能差异显著，严重影响修复零件的整体使用性能。

因此，研制一种用于激光快速成形及修复的钛合金粉末，使其激光沉积态塑性及力学性能达到锻件水平，对于解决上述难题意义重大。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，一种用于激光快速成形及修复的高强高塑钛合金粉末，消除了现有钛合金大型结构连续长时间激光熔化沉积成形过程中存在的严重开裂问题，克服了现有钛合金激光熔化沉积状态与铸/锻件状态塑性与综合力学性能不匹配的不足。

为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于激光快速成形及修复的高强高塑钛合金粉末，按质量百分比包括如下组分：

Al 5.0～6.2wt％；

Si 0.25～0.40wt％；

Zr 0.8～2.0wt％；

Mo 3.5～4.5wt％；

O 0.03～0.08wt％；

C≤0.005wt％、H≤0.006wt％、N≤0.02wt％、Fe≤0.05wt％、其余为Ti基体，以上组分质量百分比之和为100％。

优选的，所述的Al组分的质量百分比5.0～5.4wt％，Si组分的质量百分比0.36～0.40wt％，Mo组分的质量百分比3.5～4.0wt％，O组分的质量百分比0.06～0.08wt％。

优选的，所述的Al组分的质量百分比5.5～6.0wt％，Si组分的质量百分比0.25～0.35wt％，Mo组分的质量百分比4.1～4.5wt％，O组分的质量百分比0.03～0.05wt％。

一种用于激光快速成形及修复的高强高塑钛合金粉末制备方法，通过下述方式实现：

O组分的质量百分比0.03～0.07wt％，其余组分按照权利要求1或2所述的比例进行合金配比，制备母合金棒坯，进而制备电极棒；