CN110756807B - 氢化脱氢钛粉的激光熔化沉积方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及金属材料激光成型技术领域，提供了一种氢化脱氢钛粉的激光熔化沉积方法，包括以下步骤：选择不规则状的氢化脱氢钛粉为原料，将原料粉末进行球化处理；将经过球化处理后的粉末进行筛分，将筛分后的粉末放入真空干燥箱干燥；设定激光熔化沉积工艺参数和激光扫描路径；根据设定的激光熔化沉积工艺参数和扫描路径，在惰性气体的保护下，粉末逐层熔化沉积在成形基板上，制备出钛部件。本发明可以根据需求设定不同的激光扫描路径，进而生产出不同形状的钛部件；通过特定的激光熔化沉积工艺参数，可制备出微观组织均匀和力学性能优异的钛部件。

Description

氢化脱氢钛粉的激光熔化沉积方法
技术领域
本发明涉及金属材料激光成型技术领域，特别涉及一种氢化脱氢钛粉的激光熔化沉积方法。
背景技术
钛及钛合金具有密度低、比强度高、耐蚀性好、延展性好、耐热性好等一系列优异性能，被广泛应用于航空航天、军事国防、车辆工程等领域。采用激光熔化沉积方法制备金属零部件具有材料利用率高、工艺流程短等优点，因而有望使其成为降低钛及钛合金零部件制造成本的重要途径。
目前，制备钛粉的主要方法包括氢化脱氢法、电解法、机械粉碎法、和雾化法；其中，氢化脱氢法制备钛粉具有粉末粒度范围窄、可使用原材料种类广、制备成本低、工艺易于实现等优势，已经成为工业生产钛粉最常用的方法。但是，氢化脱氢法制备出的钛粉形状不规则，流动性较差，很难应用于激光成型、喷涂等粉末注射成型技术。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种氢化脱氢钛粉的激光熔化沉积方法，以制备出高性能的钛部件。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：氢化脱氢钛粉的激光熔化沉积方法，包括以下步骤：
S1、选择不规则状的氢化脱氢钛粉为原料；将原料粉末采用球化处理方法进行球化处理；
S2、将步骤S1中经过球化处理后的粉末通过金属粉末筛进行筛分；然后收集粒径尺寸小于金属粉末筛的筛孔尺寸的粉末、并放入真空干燥箱中，在真空环境下加热至100～150℃，保温1～3h后随箱冷却；
S3、选择纯钛板作为成形基板，并对成形基板的待沉积表面进行清理；
S4、在激光熔化沉积***中设定激光熔化沉积工艺参数和激光扫描路径；其中，激光熔化沉积工艺参数为：激光功率为400～1000W；扫描速度为200～600mm/min；送粉速度为0.8～1.5rad/min；惰性气体流量为10～20L/min；抬升量为1.5～4mm；
S5、首先，在惰性气体的保护下，将步骤S2中经过干燥处理后的粉末放入激光熔化沉积***的送粉器中；然后，启动激光熔化沉积***，根据设定的激光熔化沉积工艺参数和扫描路径，在惰性气体的保护下，粉末逐层熔化沉积在成形基板上，制备出钛部件。
进一步的，在步骤S5之后，还包括：S6、将步骤S5制备的钛部件的表面进行研磨，然后采用无水乙醇对其进行清洗。
进一步的，步骤S1中，将原料粉末采用射频等离子体球化法进行球化处理。
进一步的，所述射频等离子体球化法中的加料速度为20～200g/min。
进一步的，步骤S3中，成形基板的待沉积表面的清理，包括如下步骤：首先，对成形基板的待沉积表面进行打磨；然后，将成形基板浸没在丙酮中，并采用超声波进行清洗；然后，将成形基板置于惰性气体中进行保护。
进一步的，所述惰性气体为氩气。
进一步的，步骤S4中，所述激光熔化沉积工艺参数还包括：单次扫描线程为5～300mm。
本发明的有益效果是：本发明实施例的氢化脱氢钛粉的激光熔化沉积方法，可以根据需求设定不同的激光扫描路径，进而生产出不同形状的钛部件；通过特定的激光熔化沉积工艺参数，可制备出微观组织均匀和力学性能优异的钛部件。本发明的自动化程度高，生产效率高，并且以不规则状的氢化脱氢钛粉为原料，原料成本低，从而可产生更多的经济效益，商业价值高。
附图说明
图1是原料粉末以及不同加料速度下制备的球形粉末的SEM组织形貌图；
图2至图4是本发明中实施例和对比例的钛部件的拉伸应力应变曲线图；
图5是本发明中实施例和对比例的钛部件的金相照片。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
本发明实施例的氢化脱氢钛粉的激光熔化沉积方法，包括以下步骤：
S1、选择不规则状的氢化脱氢钛粉为原料；将原料粉末采用球化处理方法进行球化处理；
S2、将步骤S1中经过球化处理后的粉末通过金属粉末筛进行筛分；然后收集粒径尺寸小于金属粉末筛的筛孔尺寸的粉末、并放入真空干燥箱中，在真空环境下加热至100～150℃，保温1～3h后随箱冷却；
S3、选择纯钛板作为成形基板，并对成形基板的待沉积表面进行清理；
S4、在激光熔化沉积***中设定激光熔化沉积工艺参数和激光扫描路径；其中，激光熔化沉积工艺参数为：激光功率为400～1000W；扫描速度为200～600mm/min；送粉速度为0.8～1.5rad/min；惰性气体流量为10～20L/min；抬升量为1.5～4mm；
S5、首先，在惰性气体的保护下，将步骤S2中经过干燥处理后的粉末放入激光熔化沉积***的送粉器中；然后，启动激光熔化沉积***，根据设定的激光熔化沉积工艺参数和扫描路径，在惰性气体的保护下，粉末逐层熔化沉积在成形基板上，制备出钛部件。
在步骤S1中，选择不规则状的氢化脱氢钛粉为原料，该原料为采用氢化脱氢法制备的钛粉。图1中的图a示出了原料的SEM组织形貌图，从图中可以看出，氢化脱氢钛粉的形状为不规则状。将不规则状的原料粉末采用球化处理方法进行球化处理，就可制备出形状为球形的粉末，该球形粉末可以用作激光3D打印、喷涂等粉末注射成型技术中的原料。
目前，制备球形金属粉末的方法主要有：气雾化法、等离子旋转电极法及射频等离子体球化法。相比气雾化法和等离子旋转电极法，射频等离子体球化法的热利用率可达95％以上，且制备出的球形粉末具有球形度高、氮氧含量低、粒径范围窄等优势，单位价格不足气雾化法的三分之一，更具市场竞争力。因此，作为优选方案，步骤S1中，将原料粉末采用射频等离子体球化法进行球化处理，进而获得球形钛粉。
射频等离子体球化法的原理是：利用射频电磁场的感应作用对各种气体进行感应加热，产生射频等离子，利用高温的等离子体熔化非球形粉末，熔融的粉末颗粒在表面张力作用下，在极高的温度梯度下，迅速冷凝形成球形度很高的小液滴，从而获得球形粉末。
射频等离子体球化法采用的装置为射频等离子体粉体处理***，本发明实施例采用加拿大TEKNA公司开发的射频等离子体粉体处理***。工作时，在高频电源作用下，氩气被电离，在等离子炬中形成稳定的高温惰性气体等离子体，形状不规则的原料粉末用氮气经加料枪喷入等离子炬中，粉末颗粒在高温等离子体中吸收大量的热，表面迅速熔化，并以极高的速度进入热交换室，在惰性气氛下快速冷却，在表面张力的作用下，冷却凝固成球形粉末，然后再进入气固分离室中被收集起来。当然，还可以采用其他公司开发的射频等离子体粉体处理***，在此不做具体限定。
本发明的实施例中，所述射频等离子体球化法中的加料速度为20～200g/min，也就是说原料粉末从加料枪被喷入等离子炬的速度为20～200g/min；原料粉末的加料速度越大，粉末颗粒在等离子炬中的停留时间越短，导致粉末的球化率降低。本发明的实施例中，优选的加料速度为30～60g/min。图1中的图b示出了在加料速度为30g/min的条件下制备的球形粉末的SEM组织形貌图，图1中的图c示出了在加料速度为45g/min的条件下制备的球形粉末的SEM组织形貌图，图1中的图d示出了在加料速度为60g/min的条件下制备的球形粉末的SEM组织形貌图。从图中可以看出，在不同的加料速度下，粉末的球化率各不相同；并且加料速度越大，球化率越低，且粒径较大的球形颗粒的数量越多。
在步骤S2中，将步骤S1中制备的球形粉末进行筛分，筛分的目的为：首先，去除粉末中的颗粒尺寸较大、且形状不规则的杂质；其次，筛分出粒径小于金属粉末筛的筛孔尺寸的粉末。本发明的实施例中可以分别采用筛孔大小为240μm、220μm、200μm、180μm、160μm、140μm、120μm、100μm、80μm、60μm、40μm、20μm等的金属粉末筛对步骤S1中制备的球形粉末进行筛分。筛分完成后，将筛分后的粉末送入真空干燥箱中进行干燥，具体的，在真空环境下加热至100～150℃，保温1～3h后随箱冷却。通过对球形粉末进行干燥处理，可以去除球形粉末中的水分，并降低球形粉末中的氧含量。
在步骤S3中，选择纯钛板作为球形粉末在激光熔化沉积时的成形基板，并对成形基板的待成形表面进行清理。所述待沉积表面指的是用于沉积钛部件的表面；成形基板的待沉积表面的清理，包括如下步骤：首先，对成形基板的待沉积表面进行打磨；然后，将成形基板浸没在丙酮中，并采用超声波进行清洗；然后，将成形基板置于惰性气体中进行保护。具体的，成形基板清洗完毕后，将成形基板放置于激光熔化沉积***中的由惰性气体保护的腔室中，并固定装夹在转台上备用，所述惰性气体为氩气。
在步骤S4中，在激光熔化沉积***中设定激光熔化沉积工艺参数，并根据钛部件的结构设定激光扫描路径。所述激光熔化沉积***是激光3D打印、喷涂等粉末注射成型技术中的常用设备，其具有成型好、结合强度高、自动化程度高、可定制化作业等特点。本发明实施例采用加拿大TEKNA公司开发的激光熔化沉积***，当然，还可以采用其他公司开发的激光熔化沉积***，在此不做具体的限定。本发明实施例中，激光扫描时的单次扫描线程为5～300mm。
在步骤S5中，在惰性气体的保护下，首先将步骤S2中的球形粉末放入激光熔化沉积***的送粉器中，避免球形粉末由于与空气接触而造成其干燥度和氧含量发生变化；然后在惰性气体的保护下，通过激光熔化沉积***将球形粉末熔化沉积在成形基板上，进而制备出钛部件。
在步骤S5之后，还包括：S6、将步骤S5制备的钛部件的表面进行研磨，然后采用无水乙醇对其进行清洗。将钛部件进行清洗后，就可通过电子显微镜及扫描电镜观察钛部件的微观组织形貌。
实施例1：
S1、将不规则状的氢化脱氢钛粉采用射频等离子体球化法进行球化处理，其中，加料速度为30g/min；
S2、将步骤S1中经过球化处理后的粉末使用筛孔尺寸为180μm的金属粉末筛进行筛分，将粒径小于180μm的球形粉末收集、并放入真空干燥箱中，在真空环境下加热至150℃，保温1h后随箱冷却；
S3、选择纯钛板作为成形基板，并对成形基板的待沉积表面进行清理；
S4、设定激光熔化沉积工艺参数和激光扫描路径；其中，激光功率为400W；扫描速度为200mm/min；送粉速度为0.8rad/min；氩气流量为10L/min；抬升量为1.5mm；单次扫描线程为5～300mm；
S5、在氩气的保护下，将步骤S2中的球形粉末放入激光熔化沉积***的送粉器中；启动激光熔化沉积***，根据设定的激光熔化沉积工艺参数和扫描路径，在氩气的保护下，粉末逐层熔化沉积在成形基板上，制备出钛部件A1；
S6、对钛部件A1的表面进行研磨，然后采用无水乙醇进行清洗。
实施例2：
S1、将不规则状的氢化脱氢钛粉采用射频等离子体球化法进行球化处理，其中，加料速度为30g/min；
S2、将步骤S1中经过球化处理后的粉末使用筛孔尺寸为120μm的金属粉末筛进行筛分，将粒径小于120μm的球形粉末收集、并放入真空干燥箱中，在真空环境下加热至120℃，保温2h后随箱冷却；
S3、选择纯钛板作为成形基板，并对成形基板的待沉积表面进行清理；
S4、设定激光熔化沉积工艺参数和激光扫描路径；其中，激光功率为600W；扫描速度为400mm/min；送粉速度为1rad/min；氩气流量为15L/min；抬升量为2.5mm；单次扫描线程为5～300mm；
S5、在氩气的保护下，将步骤S2中的球形粉末放入激光熔化沉积***的送粉器中；启动激光熔化沉积***，根据设定的激光熔化沉积工艺参数和扫描路径，在氩气的保护下，粉末逐层熔化沉积在成形基板上，制备出钛部件A2；
S6、对钛部件A2的表面进行研磨，然后采用无水乙醇进行清洗。
实施例3：
S1、将不规则状的氢化脱氢钛粉采用射频等离子体球化法进行球化处理，其中，加料速度为30g/min；
S2、将步骤S1中经过球化处理后的粉末使用筛孔尺寸为80μm的金属粉末筛进行筛分，将粒径小于80μm的球形粉末收集、并放入真空干燥箱中，在真空环境下加热至150℃，保温1h后随箱冷却；
S3、选择纯钛板作为成形基板，并对成形基板的待沉积表面进行清理；
S4、设定激光熔化沉积工艺参数和激光扫描路径；其中，激光功率为1000W；扫描速度为600mm/min；送粉速度为1.5rad/min；氩气流量为20L/min；抬升量为4mm；单次扫描线程为5～300mm；
S5、在氩气的保护下，将步骤S2中的球形粉末放入激光熔化沉积***的送粉器中；启动激光熔化沉积***，根据设定的激光熔化沉积工艺参数和扫描路径，在氩气的保护下，粉末逐层熔化沉积在成形基板上，制备出钛部件A3；
S6、对钛部件A3的表面进行研磨，然后采用无水乙醇进行清洗。
实施例4：
S1、将不规则状的氢化脱氢钛粉采用射频等离子体球化法进行球化处理，其中，加料速度为45g/min；
S2、将步骤S1中经过球化处理后的粉末使用筛孔尺寸为180μm的金属粉末筛进行筛分，将粒径小于180μm的球形粉末收集、并放入真空干燥箱中，在真空环境下加热至150℃，保温1h后随箱冷却；
S3、选择纯钛板作为成形基板，并对成形基板的待沉积表面进行清理；
S4、设定激光熔化沉积工艺参数和激光扫描路径；其中，激光功率为400W；扫描速度为200mm/min；送粉速度为0.8rad/min；氩气流量为10L/min；抬升量为1.5mm；单次扫描线程为5～300mm；
S5、在氩气的保护下，将步骤S2中的球形粉末放入激光熔化沉积***的送粉器中；启动激光熔化沉积***，根据设定的激光熔化沉积工艺参数和扫描路径，在氩气的保护下，粉末逐层熔化沉积在成形基板上，制备出钛部件B1；
S6、对钛部件B1的表面进行研磨，然后采用无水乙醇进行清洗。
实施例5：
S1、将不规则状的氢化脱氢钛粉采用射频等离子体球化法进行球化处理，其中，加料速度为45g/min；
S2、将步骤S1中经过球化处理后的粉末使用筛孔尺寸为120μm的金属粉末筛进行筛分，将粒径小于120μm的球形粉末收集、并放入真空干燥箱中，在真空环境下加热至120℃，保温2h后随箱冷却；
S3、选择纯钛板作为成形基板，并对成形基板的待沉积表面进行清理；
S4、设定激光熔化沉积工艺参数和激光扫描路径；其中，激光功率为600W；扫描速度为400mm/min；送粉速度为1rad/min；氩气流量为15L/min；抬升量为2.5mm；单次扫描线程为5～300mm；
S5、在氩气的保护下，将步骤S2中的球形粉末放入激光熔化沉积***的送粉器中；启动激光熔化沉积***，根据设定的激光熔化沉积工艺参数和扫描路径，在氩气的保护下，粉末逐层熔化沉积在成形基板上，制备出钛部件B2；
S6、对钛部件B2的表面进行研磨，然后采用无水乙醇进行清洗。
实施例6：
S1、将不规则状的氢化脱氢钛粉采用射频等离子体球化法进行球化处理，其中，加料速度为45g/min；
S2、将步骤S1中经过球化处理后的粉末使用筛孔尺寸为80μm的金属粉末筛进行筛分，将粒径小于80μm的球形粉末收集、并放入真空干燥箱中，在真空环境下加热至150℃，保温1h后随箱冷却；
S3、选择纯钛板作为成形基板，并对成形基板的待沉积表面进行清理；
S4、设定激光熔化沉积工艺参数和激光扫描路径；其中，激光功率为1000W；扫描速度为600mm/min；送粉速度为1.5rad/min；氩气流量为20L/min；抬升量为4mm；单次扫描线程为5～300mm；
S5、在氩气的保护下，将步骤S2中的球形粉末放入激光熔化沉积***的送粉器中；启动激光熔化沉积***，根据设定的激光熔化沉积工艺参数和扫描路径，在氩气的保护下，粉末逐层熔化沉积在成形基板上，制备出钛部件B3；
S6、对钛部件B3的表面进行研磨，然后采用无水乙醇进行清洗。
实施例7：
S1、将不规则状的氢化脱氢钛粉采用射频等离子体球化法进行球化处理，其中，加料速度为60g/min；
S2、将步骤S1中经过球化处理后的粉末使用筛孔尺寸为180μm的金属粉末筛进行筛分，将粒径小于180μm的球形粉末收集、并放入真空干燥箱中，在真空环境下加热至150℃，保温1h后随箱冷却；
S3、选择纯钛板作为成形基板，并对成形基板的待沉积表面进行清理；
S4、设定激光熔化沉积工艺参数和激光扫描路径；其中，激光功率为400W；扫描速度为200mm/min；送粉速度为0.8rad/min；氩气流量为10L/min；抬升量为1.5mm；单次扫描线程为5～300mm；
S5、在氩气的保护下，将步骤S2中的球形粉末放入激光熔化沉积***的送粉器中；启动激光熔化沉积***，根据设定的激光熔化沉积工艺参数和扫描路径，在氩气的保护下，粉末逐层熔化沉积在成形基板上，制备出钛部件C1；
S6、对钛部件C1的表面进行研磨，然后采用无水乙醇进行清洗。
实施例8：
S1、将不规则状的氢化脱氢钛粉采用射频等离子体球化法进行球化处理，其中，加料速度为60g/min；
S2、将步骤S1中经过球化处理后的粉末使用筛孔尺寸为120μm的金属粉末筛进行筛分，将粒径小于120μm的球形粉末收集、并放入真空干燥箱中，在真空环境下加热至120℃，保温2h后随箱冷却；
S3、选择纯钛板作为成形基板，并对成形基板的待沉积表面进行清理；
S4、设定激光熔化沉积工艺参数和激光扫描路径；其中，激光功率为600W；扫描速度为400mm/min；送粉速度为1rad/min；氩气流量为15L/min；抬升量为2.5mm；单次扫描线程为5～300mm；
S5、在氩气的保护下，将步骤S2中的球形粉末放入激光熔化沉积***的送粉器中；启动激光熔化沉积***，根据设定的激光熔化沉积工艺参数和扫描路径，在氩气的保护下，粉末逐层熔化沉积在成形基板上，制备出钛部件C2；
S6、对钛部件C2的表面进行研磨，然后采用无水乙醇进行清洗。
实施例9：
S1、将不规则状的氢化脱氢钛粉采用射频等离子体球化法进行球化处理，其中，加料速度为60g/min；
S2、将步骤S1中经过球化处理后的粉末使用筛孔尺寸为80μm的金属粉末筛进行筛分，将粒径小于80μm的球形粉末收集、并放入真空干燥箱中，在真空环境下加热至150℃，保温1h后随箱冷却；
S3、选择纯钛板作为成形基板，并对成形基板的待沉积表面进行清理；
S4、设定激光熔化沉积工艺参数和激光扫描路径；其中，激光功率为1000W；扫描速度为600mm/min；送粉速度为1.5rad/min；氩气流量为20L/min；抬升量为4mm；单次扫描线程为5～300mm；
S5、在氩气的保护下，将步骤S2中的球形粉末放入激光熔化沉积***的送粉器中；启动激光熔化沉积***，根据设定的激光熔化沉积工艺参数和扫描路径，在氩气的保护下，粉末逐层熔化沉积在成形基板上，制备出钛部件C3；
S6、对钛部件C3的表面进行研磨，然后采用无水乙醇进行清洗。
对比例1：
S1、选择不规则状的氢化脱氢钛粉为原料，将原料放入真空干燥箱中，在真空环境下加热至150℃，保温1h后随箱冷却；
S2、选择纯钛板作为成形基板，并对成形基板的待沉积表面进行清理；
S3、设定激光熔化沉积工艺参数和激光扫描路径；其中，激光功率为400W；扫描速度为200mm/min；送粉速度为0.8rad/min；氩气流量为10L/min；抬升量为1.5mm；单次扫描线程为5～300mm；
S4、在氩气的保护下，将步骤S1中的氢化脱氢钛粉放入激光熔化沉积***的送粉器中；启动激光熔化沉积***，根据设定的激光熔化沉积工艺参数和扫描路径，在氩气的保护下，粉末逐层熔化沉积在成形基板上，制备出钛部件D1；
S5、对钛部件D1的表面进行研磨，然后采用无水乙醇进行清洗。
对比例2：
S1、选择不规则状的氢化脱氢钛粉为原料，将原料放入真空干燥箱中，在真空环境下加热至120℃，保温2h后随箱冷却；
S2、选择纯钛板作为成形基板，并对成形基板的待沉积表面进行清理；
S3、设定激光熔化沉积工艺参数和激光扫描路径；其中，激光功率为600W；扫描速度为400mm/min；送粉速度为1rad/min；氩气流量为15L/min；抬升量为2.5mm；单次扫描线程为5～300mm；
S4、在氩气的保护下，将步骤S2中的球形粉末放入激光熔化沉积***的送粉器中；启动激光熔化沉积***，根据设定的激光熔化沉积工艺参数和扫描路径，在氩气的保护下，粉末逐层熔化沉积在成形基板上，制备出钛部件D2；
S5、对钛部件D2的表面进行研磨，然后采用无水乙醇进行清洗。
对比例3：
S1、选择不规则状的氢化脱氢钛粉为原料，将原料放入真空干燥箱中，在真空环境下加热至150℃，保温1h后随箱冷却；
S2、选择纯钛板作为成形基板，并对成形基板的待沉积表面进行清理；
S3、设定激光熔化沉积工艺参数和激光扫描路径；其中，激光功率为1000W；扫描速度为600mm/min；送粉速度为1.5rad/min；氩气流量为20L/min；抬升量为4mm；单次扫描线程为5～300mm；
S4、在氩气的保护下，将步骤S2中的球形粉末放入激光熔化沉积***的送粉器中；启动激光熔化沉积***，根据设定的激光熔化沉积工艺参数和扫描路径，在氩气的保护下，粉末逐层熔化沉积在成形基板上，制备出钛部件D3；
S5、对钛部件D3的表面进行研磨，然后采用无水乙醇进行清洗。
对比例4：
采用现有的铸造方法制备钛部件E1、钛部件E2、钛部件E3，制备完成后，对钛部件的表面进行研磨，然后采用无水乙醇进行清洗。
通过对上述实施例和对比例中的钛部件进行力学性能试验，结果如下：图2至图4为上述钛部件的拉伸应力应变曲线图。其中，图2中示出了钛部件A1、钛部件B1、钛部件C1、钛部件D1、钛部件E1的拉伸应力应变曲线；图3中示出了钛部件A2、钛部件B2、钛部件C2、钛部件D2、钛部件E2的拉伸应力应变曲线；图4中示出了钛部件A3、钛部件B3、钛部件C3、钛部件D3、钛部件E3的拉伸应力应变曲线。
本发明实施例和对比例中钛部件的力学性能试验结果如下表所示：
Figure BDA0002295961070000101
从上表可以看出，采用本发明的方法制备的钛部件的延伸率不低于15％，满足现阶段的实际应用需求，但是其具有更高的抗拉强度和屈服强度。因此，与现有技术相比，在保证钛部件的塑性处于同一水平的情况下，本发明可制备出强度更高的钛部件。
通过对上述实施例和对比例中的钛部件的表面进行观察，结果如图5所示。
图5中的图a为钛部件A1的金相照片，图5中的图b为钛部件A2的金相照片，图5中的图c为钛部件A3的金相照片；
图5中的图d为钛部件B1的金相照片，图5中的图e为钛部件B2的金相照片，图5中的图f为钛部件B3的金相照片；
图5中的图g为钛部件C1的金相照片，图5中的图h为钛部件C2的金相照片，图5中的图i为钛部件C3的金相照片；
图5中的图j为钛部件D1的金相照片，图5中的图k为钛部件D2的金相照片，图5中的图l为钛部件D3的金相照片；
图5中的图m为钛部件E1的金相照片，图5中的图n为钛部件E2的金相照片，图5中的图o为钛部件E3的金相照片。
由图5中的图m、图n、图o可以看出，采用铸造方法制备的钛部件为典型的等轴α相组织，晶粒大小约为30～50μm。由图5中的图j、图k、图l可以看出，未进行球化处理的钛粉的激光熔化沉积组织具有很多孔洞，这是由于未球化的钛粉流动性较差，导致在激光熔化沉积过程中粉末流动效率低下，并伴随送粉不连续的现象，从而造成气孔的生成。
由图5中的图a～图i可以看出，采用本发明的方法制备的钛部件的内部缺陷明显减少，晶粒大小均匀、且约为200～300μm，由于激光扫描策略及非平衡制备过程的影响，激光熔化沉积后样品组织的晶粒不规则，晶界呈锯齿状，这也是激光熔化沉积的样品较铸造样品抗拉强度高、而延伸率低的原因之一。
本发明实施例的氢化脱氢钛粉的激光熔化沉积方法，可以根据需求设定不同的激光扫描路径，进而生产出不同形状的钛部件；通过特定的激光熔化沉积工艺参数，可制备出微观组织均匀和力学性能优异的钛部件。本发明的自动化程度高，生产效率高，并且以不规则状的氢化脱氢钛粉为原料，对原料并没有特定的要求，原料成本低，从而可产生更多的经济效益，商业价值高。

Claims (7)

1.氢化脱氢钛粉的激光熔化沉积方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、选择不规则状的氢化脱氢钛粉为原料；将原料粉末采用球化处理方法进行球化处理；
S2、将步骤S1中经过球化处理后的粉末通过金属粉末筛进行筛分；然后收集粒径尺寸小于金属粉末筛的筛孔尺寸的粉末、并放入真空干燥箱中，在真空环境下加热至100～150℃，保温1～3h后随箱冷却；
S3、选择纯钛板作为成形基板，并对成形基板的待沉积表面进行清理；
S4、在激光熔化沉积***中设定激光熔化沉积工艺参数和激光扫描路径；其中，激光熔化沉积工艺参数为：激光功率为400～1000W；扫描速度为200～600mm/min；送粉速度为0.8～1.5rad/min；惰性气体流量为10～20L/min；抬升量为1.5～4mm；
S5、首先，在惰性气体的保护下，将步骤S2中经过干燥处理后的粉末放入激光熔化沉积***的送粉器中；然后，启动激光熔化沉积***，根据设定的激光熔化沉积工艺参数和扫描路径，在惰性气体的保护下，粉末逐层熔化沉积在成形基板上，制备出钛部件。
2.根据权利要求1所述的氢化脱氢钛粉的激光熔化沉积方法，其特征在于，在步骤S5之后，还包括：S6、将步骤S5制备的钛部件的表面进行研磨，然后采用无水乙醇对其进行清洗。
3.根据权利要求1或2所述的氢化脱氢钛粉的激光熔化沉积方法，其特征在于，步骤S1中，将原料粉末采用射频等离子体球化法进行球化处理。
4.根据权利要求3所述的氢化脱氢钛粉的激光熔化沉积方法，其特征在于，所述射频等离子体球化法中的加料速度为20～200g/min。
5.根据权利要求1所述的氢化脱氢钛粉的激光熔化沉积方法，其特征在于，步骤S3中，成形基板的待沉积表面的清理，包括如下步骤：首先，对成形基板的待沉积表面进行打磨；然后，将成形基板浸没在丙酮中，并采用超声波进行清洗；然后，将成形基板置于惰性气体中进行保护。
6.根据权利要求1所述的氢化脱氢钛粉的激光熔化沉积方法，其特征在于，所述惰性气体为氩气。
7.根据权利要求1所述的氢化脱氢钛粉的激光熔化沉积方法，其特征在于，步骤S4中，所述激光熔化沉积工艺参数还包括：单次扫描线程为5～300mm。
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