[发明专利]3D打印增材制粉用细晶粒Ti2

说明书

本发明一种3D打印增材制粉用细晶粒Ti₂AlNb合金棒材及其制备方法，属于合金锻造技术领域。以φ420mm～φ530mm的大规格Ti₂AlNb合金铸锭为原料，首先在1150℃～1250℃下进行一火次大变形量的镦拔，获得第一中间棒坯，第一中间棒坯经空冷后，再升温至1100℃～1150℃，进行2～3火次的大变形量的拉拔锻造，终锻温度≥1000℃，获得第二中间棒坯。第二中间棒坯经空冷后，再升温至1050℃～1130℃，进行一火次轧制，得到φ55mm～φ60mm成品棒材。方法工艺过程容易控制，通过镦拔‑拉拔‑轧制工艺过程，并优选锻造温度，成品率≥90％。所生产的成品棒材为细小均匀的等轴β组织，具有良好的高温性能，450℃抗拉强度1000MPa以上，650℃抗拉强度为850MPa以上，延伸率均为10％以上。

技术领域

本发明属于合金锻造技术领域，特别涉及一种3D打印增材制粉用细晶粒Ti₂AlNb合金棒材及其制备方法。

背景技术

Ti-22Al-24Nb-0.5Mo(at％，Ti₂AlNb)具有较低的密度、较高的比强度和弹性模量以及优越的高温性能,是一种重要的3D打印增材。一般地，Ti₂AlNb合金被用作3D打印增材时，要求其合金棒材的直径为φ55mm或φ75mm，且Ti₂AlNb合金棒材的晶粒大小、晶粒分布均匀度等影响着3D打印产品的综合力学性能。

现有技术中，如专利号为201910675362.3的中国发明专利公开了一种3D打印粉末用Ti₂AlNb基合金棒材的制备方法，该方法包括：一、制备Ti₂AlNb基合金铸锭；二、将Ti₂AlNb基合金铸锭均匀化退火并冷却；三、将冷却后的Ti₂AlNb基合金铸锭热处理，经锻造得径锻坯料后退火；四、将经退火后的径锻坯料热处理，经径锻得径锻棒材；五、将径锻棒材退火后得Ti₂AlNb基合金棒材。上述方法通过在Ti₂AlNb基合金的α₂+B₂两相区的温度区间内进行径锻并控制中每火次的单道次变形量不超过45％，保证了Ti₂AlNb基合金径锻坯料短时连续小变形，在高温短时间获得所需尺寸并保证棒材加工过程不开裂，解决了3D打印粉末用Ti₂AlNb基合金棒材尺寸问题。然而，上述方法采用传统的高温、短时、小变形的处理方法对Ti₂AlNb基合金铸锭进行径锻，锻造时，Ti₂AlNb基合金铸锭芯部变形较慢，从而导致Ti₂AlNb合金晶粒分布不均匀，且晶粒较大。尤其地，对于大规格Ti₂AlNb基合金铸锭(铸锭≥φ400mm)，其锻造难度更大，且晶粒分布的不均匀性愈发突显，晶粒愈加难以细化。

发明内容

基于此，本发明提供一种3D打印增材制粉用细晶粒Ti₂AlNb合金棒材的制备方法，以解决现有技术中存在的采用大规格Ti₂AlNb基合金铸锭生产3D打印增材制粉用细晶粒Ti₂AlNb合金棒材时，锻造难度大、晶粒较大且分布不均匀的技术问题。

本发明还提供一种3D打印增材制粉用细晶粒Ti₂AlNb合金棒材，该Ti₂AlNb合金棒材为细小均匀的等轴β组织，具有良好的高温性能，450℃抗拉强度1000MPa以上，650℃抗拉强度为850MPa以上，延伸率均为10％以上。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种3D打印增材制粉用细晶粒Ti₂AlNb合金棒材的制备方法，包括以下步骤：

a.Ti₂AlNb合金铸锭均匀化热处理；其中，Ti₂AlNb合金铸锭的规格为φ420mm～φ530mm；