CN105014073A - 一种tc4钛合金激光选区熔化增材制造及热处理方法 - Google Patents

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姜勇
李中权
袁勇
金诚
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Abstract

TC4钛合金激光选区熔化增材制造及热处理方法。所述TC4钛合金激光选区熔化工艺参数为：激光功率300～325W，光斑直径0.12～0.14mm，扫描速度500～1200mm/s，铺粉层厚0.03～0.04mm。成形构件热处理采用双重退火工艺，先将TC4钛合金构件置于温度为780～820℃的真空热处理炉中，保温1.5～2h后空冷至室温；然后重新置于温度为530～550℃的真空热处理中，保温2～3h后再空冷至室温。经上述工艺处理后的TC4钛合金构件强度在超过1000MPa的同时延伸率达到不小于10％，可满足航空航天产品对TC4钛合金关键承力结构件强度及塑性的要求。

Description

一种TC4钛合金激光选区熔化增材制造及热处理方法
技术领域
本发明涉及一种TC4钛合金激光选区熔化增材制造及热处理方法，获得具有优良力学性能的TC4钛合金结构件。
背景技术
TC4钛合金是一种中等强度的α+β型两相钛合金，含有5.5％～6.8％的α相稳定元素Al和3.5％～4.5％的β相稳定元素V。该合金具有优异的综合性能，在航空航天中作为重要材料而被应用，近几年在军工领域应用日趋扩大。
TC4钛合金构件激光选区熔化增材制造技术，是通过高能激光束逐层熔化TC4钛合金粉末，进而实现任意复杂的TC4钛合金构件的制造。同时该技术还可以克服传统加工的减材制造对TC4钛合金原材料的大量浪费，具有快速成型，细化晶粒，结构强度高等诸多优异特点。但由于激光增材制造过程具有快热快冷、高梯度热-力-流多场耦合等特点，导致TC4钛合金构件内存在较高的内应力。从而使TC4钛合金构件的力学性能表现出强度高、塑性差的特点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：为满足航空航天产品对TC4钛合金构件强度及塑性的更高要求，即使得采用激光选区熔化增材制造技术制备的TC4钛合金复杂构件在经过双重退火热处理工艺处理后，其强度在达到1000MPa的条件下保证延伸率不小于10％。
为实现上述的目的，本发明的技术方案是：一种TC4钛合金激光选区熔化增材制造及热处理方法，包括TC4钛合金构件激光选区熔化制造工艺及后续双重退火热处理工艺。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种TC4钛合金激光选区熔化增材制造及热处理方法，其包括如下步骤：
利用激光选区熔化制造工艺制备TC4钛合金构件；
对所述TC钛合金构件进行双重退火。
作为优选方案，所述激光选区熔化的条件是：激光功率300～325W，光斑直径0.12～0.14mm，扫描速度500～1200mm/s，铺粉层厚0.03～0.04mm。
作为优选方案，所述双重退火具体操作为：先将TC4钛合金构件置于温度为780～820℃的真空热处理炉中，保温1.5～2h后空冷至室温；然后重新置于温度为530～550℃的真空热处理中，保温2～3h后再空冷至室温。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明采取上述技术方案以后，获得的TC4钛合金激光选区熔化成形构件的抗拉强度在超过1000MPa的同时延伸率达到不小于10％，从而提高了应用的范围；
2、因此该方法可广泛应用于航空航天复杂结构零部件，以及其它对TC4钛合金强度和塑性均要求较高的产品。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
一种TC4钛合金激光选区熔化增材制造及热处理方法，采用工艺参数为激光功率325W、光斑直径0.14mm、扫描速度1200mm/s、铺粉层厚0.04mm制备TC4钛合金构件，然后置于820℃真空炉中保温2h后空冷至室温，再置于550℃真空炉中保温3h后空冷至室温。
实施例2
一种TC4钛合金激光选区熔化增材制造及热处理方法，采用工艺参数为激光功率325W、光斑直径0.12mm、扫描速度1000mm/s、铺粉层厚0.04mm制备TC4钛合金构件，然后置于800℃真空炉中保温2h后空冷至室温，再置于530℃真空炉中保温3h后空冷至室温。
实施例3
一种TC4钛合金激光选区熔化增材制造及热处理方法，采用工艺参数为激光功率300W、光斑直径0.12mm、扫描速度800mm/s、铺粉层厚0.03mm制备TC4钛合金构件，然后置于780℃真空炉中保温1.5h后空冷至室温，再置于530℃真空炉中保温2h后空冷至室温。
实施例4
一种TC4钛合金激光选区熔化增材制造及热处理方法，采用工艺参数为激光功率300W、光斑直径0.12mm、扫描速度500mm/s、铺粉层厚0.03mm制备TC4钛合金构件，然后置于800℃真空炉中保温2h后空冷至室温，再置于530℃真空炉中保温3h后空冷至室温。
经测试表明：利用本发明方法制备的TC4钛合金构件的强度达到1020MPa～1040MPa，延伸率达到10.0％～13.5％。
综述所述，经本发明的TC4钛合金激光选区熔化增材制造及热处理方法制备的TC4钛合金复杂构件，其强度在不小于1000MPa的同时延伸率达到了不小于10％的性能指标，可满足航空航天产品对TC4钛合金构件强度及塑性的要求。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (3)

1.一种TC4钛合金激光选区熔化增材制造及热处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
利用激光选区熔化制造工艺制备TC4钛合金构件；
对所述TC钛合金构件进行双重退火。
2.如权利要求1所述的TC4钛合金激光选区熔化增材制造及热处理方法，其特征在于，所述激光选区熔化的条件是：激光功率300～325W，光斑直径0.12～0.14mm，扫描速度500～1200mm/s，铺粉层厚0.03～0.04mm。
3.根据权利要求1所述的TC4钛合金构件双重退火热处理工艺，其特征在于：所述双重退火具体操作为：先将TC4钛合金构件置于温度为780～820℃的真空热处理炉中，保温1.5～2h后空冷至室温；然后重新置于温度为530～550℃的真空热处理中，保温2～3h后再空冷至室温。
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