[发明专利]一种提高TC4钛合金粉末利用率的方法

说明书

本发明公开了一种提高TC4钛合金粉末利用率的方法，具体包括：步骤S1、提供第一TC4钛合金粉末，第一TC4钛合金粉末粒径段的下限为10‑15μm，上限为75‑90μm；步骤S2、以第一TC4钛合金粉末为原料进行3D激光打印，设置工艺参数为：激光功率范围为100‑300W，激光扫描速度为400‑1600mm/s，打印层厚为20‑70μm，激光道间距为0.06‑0.13mm，扫描策略为棋盘或者分区，在成型基板上的铺粉速度设为8mm/s‑50mm/s，进行打印，得到目标样品。本发明通过扩大TC4粉末粒径使用范围，并提供了与粒径使用范围匹配的3D打印工艺参数，大大提高了TC4钛合金粉末利用率，使得TC4钛合金使用收得率提高到57％以上，降低了原料成本。

技术领域

本发明涉及金属3D打印领域，尤其涉及一种提高TC4钛合金粉末利用率的方法。

背景技术

3D打印是一种利用三维模型数据，通过层层累积的方式获得具有复杂形状产品的制备技术。3D打印技术具有精度高、周期短、省材料、能制备复杂一体化零件等特点，已成为国内外最新关注的研究重点。该技术可以用于承受强大力学载荷的三维(3D)实体金属零件的快速成形，也可应用于具有较复杂形状和较大体积制造缺陷、误加工损伤或服役损伤零件的修复。

目前常用的3D打印方法包括直接三维打印成型技术(3DP)、选择性激光熔融技术(SLM)、立体光固化技术(SLA)、熔融沉积技术(FDM)等。其中,选择性激光熔融技术(SLM)被广泛应用于金属粉末的3D打印。对于激光3D打印，金属粉末是实现打印的基础。其中，TC4合金因其比强度高、耐蚀性好、耐热性高、生物相容性好、广泛应用于航空航天和生物领域。

目前，根据钛合金粉末直接沉积态力学性能的要求，3D打印TC4运用粉末的粒径段主要是15-53μm，且15-53μm粉末流动性较好，粉末粒度大小适中，适合3D打印。钛合金粉末主要通过量产级电极感应气雾化法(EIGA)制备。由于粒径范围使用较短，制得该粒径段的金属粉末的使用收得率一般为30％-40％，收得率较低，原材料的利用率低，使得金属粉末成本较高。

为降低金属粉末的成本，理论上有两种研究方向可以解决该技术难题：

第一、提高气雾化粉末的细粉的收得率，但是提高EIGA气雾化细粉收得率已到瓶颈阶段；

第二、扩大金属粉末使用粒径段范围。

本发明以第二个研究方向为基础，提供一种提高TC4钛合金粉末利用率的方法。

发明内容

本发明为提高TC4钛合金粉末利用率，扩大TC4粉末粒径使用范围，并探索与粒径使用范围匹配的3D打印工艺参数，提供了一种提高TC4钛合金粉末利用率的方法。

本发明提供了一种提高TC4钛合金粉末利用率的方法，具体包括以下步骤：

步骤S1、提供第一TC4钛合金粉末，所述第一TC4钛合金粉末粒径段的下限为10-15μm，上限为75-90μm；

步骤S2、以所述第一TC4钛合金粉末为原料进行3D激光打印：

步骤S21、把所述第一TC4钛合金粉末放入真空烘箱中烘干，得到打印原料；

步骤S22、把所述打印原料倒入打印机中，设置工艺参数为：激光功率范围为100-300W，激光扫描速度为400-1600mm/s，打印层厚为20-70μm，激光道间距为0.06-0.13mm，扫描策略为棋盘或者分区，在成型基板上的铺粉速度设为8mm/s-50mm/s，进行打印，得到目标样品。

在一种优选的实施方式中，步骤S1中，所述第一TC4钛合金粉末粒径段为15-75μm、10-75μm、10-90μm、15-90μm中的一种。

进一步优选地，步骤S1中，所述第一TC4钛合金粉末粒径段为15-75μm。