[发明专利]一种基于激光熔化沉积的室温塑性优异的高铌钛铝合金制备方法

说明书

本发明公开了一种基于激光熔化沉积的室温塑性优异的高铌钛铝合金制备方法，属于高温合金技术领域，其特征在于，其以硼粉为增强颗粒，所述硼粉的添加量为0.05wt％～0.13wt％。本发明通过加入硼晶粒细化剂对高铌钛铝合金进行成分优化，细化合金晶粒，提高合金的室温塑性；同时通过预热降低基板与沉积层之间的温度梯度，消除及抑制基于激光熔化沉积的高铌钛铝合金制备中产生的裂纹。

技术领域

本发明涉及高温合金技术领域，特别是涉及一种基于激光熔化沉积的室温塑性优异的高铌钛铝合金制备方法。

背景技术

具有优异的高温性能的轻质钛铝合金被认为是未来航空领域重要的高温结构材料。然而金属间化合物的本征脆性导致钛铝合金的室温塑性较低，在加工过程中极易发生开裂，严重阻碍了其应用发展。高铌钛铝合金中，铌元素的大量添加在提高合金高温强度的同时也加重了合金的室温脆性，此外，有序B2相的存在不仅进一步降低合金的塑性且进一步加重了合金的开裂问题。高铌钛铝合金存在的塑性差、易开裂问题，严重影响了其在更大规模的工业化中的应用。

近年来，为了改善钛铝基合金的室温塑性，国内外研究者开展了大量的研究工作。目前，细化晶粒被认为是唯一能同时提高钛铝合金强度、改善塑性的有效手段。有研究表明：当合金的晶粒尺寸为50nm时，其室温塑性达到50％，远远超过常规晶粒尺寸的塑性，且在常温下具有超塑性；在铸造钛铝合金中细化粗大的铸态组织，可显著提高铸态高铌钛铝合金的力学性能。因此，通过细化晶粒获得细小、均匀的片层组织以及改善高铌钛铝合金的室温塑性具有十分重要的意义。

此外，在增材制造过程中，打印用粉体材料是影响打印成品质量的关键因素，决定着增材制造技术的成形能力边界。纳米粒子特殊的表面结构，使纳米粒子间存在纳米作用能，导致纳米粒子彼此团聚。高能球磨法长时间混合粉末极大降低了合金粉末颗粒的球形度，造成粉体流动性大幅度下降，严重影响增材制造的成形质量，此外高能球磨法难以解决纳米增强颗粒易彼此团聚的问题，造成增材制造的成形件中纳米增强颗粒的团聚和偏聚。因此如何保持合金粉末颗粒的球形度，也是本领域亟待解决的重要问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于激光熔化沉积的室温塑性优异的高铌钛铝合金制备方法，以解决上述现有技术存在的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于激光熔化沉积的室温塑性优异的高铌钛铝合金的制备方法，其以硼粉为增强颗粒，所述硼粉的添加量为0.05wt％～0.13wt％。

进一步地，上述基于激光熔化沉积的室温塑性优异的高铌钛铝合金的制备方法，包括以下步骤：

(1)将硼粉加入到有机溶剂中形成分散液，经超声破碎分散处理，形成颗粒悬浮液；

(2)将球形高铌钛铝合金粉末加入到步骤(1)获得的颗粒悬浮液中并均匀混合，得到均匀混合的悬浮液；

(3)将步骤(2)获得的均匀混合的悬浮液机械搅拌1～2h，然后进行干燥、过筛处理，得到颗粒增强型高铌钛铝合金粉末；

(4)将用于实现激光熔化沉积的装置的基板进行预热，然后使用激光熔化沉积技术将步骤(3)得到的颗粒增强型高铌钛铝合金粉末进行加工成型，即得所述基于激光熔化沉积的室温塑性优异的高铌钛铝合金。

进一步地，在步骤(2)中，所述球形高铌钛铝合金粉末的氧含量在700ppm以下，粒径为53～150μm。球形高铌钛铝合金粉末中如果氧含量过高，会影响成形，最终导致成形件中存在大量的气孔等缺陷，且氧含量过高也会严重的降低合金的塑性。

进一步地，在步骤(1)中，所述硼粉的粉末粒径为90～120nm。

进一步地，在步骤(1)中，所述有机溶剂为无水乙醇，所述有机溶剂的添加量为所述球形高铌钛铝合金粉末重量的10％～20％。