[发明专利]低成本的钛合金间接增材制造方法

说明书

本发明公开了一种低成本的钛合金间接增材制造方法，包括如下步骤：将球形粉末和/或掺杂不规则形状的钛或钛合金粉末与粘结剂进行充分混合搅拌且加温，粉末中含有混粉总重量0.2~1.8%的钇元素，粘结剂的加入量占混粉总体积的25~45%，粘结剂由下列重量份的原料制成：聚乙烯高分子45~55份，石蜡45~55份，硬脂酸4~5份；通过造粒机制备成粒状喂料，使用注射成形机加工成用于钛合金丝材；将钛合金丝材装载到常规的塑料3D打印机上，打印出钛合金生坯；将生坯放入溶剂脱脂设备或容器中脱脂，去掉粘结剂；通过高温无压烧结法，固结钛合金生坯，获得高度致密的钛合金间接打印成品。本发明具有材料成本低、打印设备成本低、打印产品质量好的有益效果。

技术领域

本发明属于增材制造技术领域，具体涉及一种低成本的钛合金间接增材制造方法。

背景技术

钛合金是一种重要的轻质结构材料，具有高比强度、比刚度、良好的韧性和疲劳性能、高损伤容限能力、优异的抗化学腐蚀能力以及良好的生物兼容性，因而被广泛用于航空、航天、航海、生物医用、陆地交通等领域。世界上许多国家都认识到钛合金材料的重要性，相继对其进行研究开发，并得到了实际应用。

粉末冶金领域中，增材制造技术(也称3D打印)，作为一种先进的材料加工方法，能够近净成形地制造出具有复杂结构的钛合金零部件。同时，增材制造技术在一定程度上节约了加工成本，例如减少零部件的后续机加工工序，避免昂贵的钛合金原材料浪费，实现绿色制造，符合可持续发展。

当前已经较为普及的钛合金增材制造技术，如激光或电子束熔丝打印，是一种直接打印的方法，通过高能量局部地、逐层地融化钛或钛合金粉末(或丝材)来熔接制造钛合金零件。然而因其昂贵的3D打印设备以及直接打印钛合金的增材制造技术存在复杂的热循环和较高的加工残余应力造成打印零件变形失效，限制了增材制造钛合金工业化的发展。

采用粉末冶金制备钛合金零部件，工业化进程受限于昂贵的球形钛合金粉末原材料。如等离子，电子束，气雾化等加工的球形粉末，虽然品质理想，但是价格高昂，而通常不规则形状的钛合金粉末成本可降低为球形粉的五分之一以下，唯一不足之处是存在氧杂质较高，形状不规则和成型困难等不利因素，不易获得理想力学性能的钛合金零件。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钛合金低成本间接增材制造（3D打印）方法，能够大幅地降低制造钛合金零部件的成本，使得钛合金材料得到更为广泛的工程应用。

本发明所要解决的技术问题是，为了克服上述现有背景技术中提及的高昂的3D打印设备费用以及粉末原料费用，提供一种低成本的钛合金间接增材制造方法。

本发明根据以上不足，提供了一种低成本的钛合金间接增材制造方法。

本发明的技术方案是：

一种低成本的钛合金间接增材制造方法，包括如下步骤：

S1. 混粉：将球形粉末和/或掺杂不规则形状的钛或钛合金粉末与粘结剂进行充分混合搅拌且加温，粉末中含有混粉总重量0.2~1.8%的钇元素，粘结剂的加入量占混粉总体积的25~45%，粘结剂由下列重量份的原料制成：聚乙烯高分子45~55份，石蜡45~55份，硬脂酸4~5份；

S2. 造粒、造丝：待混合搅拌的粉体冷却后，通过造粒机或破碎机制备成粒状喂料，然后使用注射成形机或造丝机，将粒状喂料加工成用于间接增材制造的钛合金丝材；

S3. 丝材打印：将钛合金丝材装载到常规的塑料3D打印机上，3D打印机根据计算机中三维建模程序，打印出钛合金生坯；

S4. 溶剂脱脂：将生坯放入溶剂脱脂设备或容器中，在一定流速的强非极性溶剂中，进行溶剂脱脂，去掉部分粘结剂；