压力和功率对EIGA制备TA15粉末的影响

气雾化是制备增材制造原材料金属粉末的主要方法。该文针对钛合金得粉率低和球形度差问题,采用电极感应熔炼气雾化(EIGA)技术制备TA15钛合金3D打印专用粉末,通过扫描电子显微镜(SEM)和激光粒度仪测试分析手段,研究制粉工艺参数气雾化压力和熔炼功率对粉末粒径分布及形貌的影响规律。研究结果表明,随着雾化气体压力的增大,TA15粉末粒径减小,细粉收得率显著提高,但当雾化压力增加到5 MPa时形成大量卫星粉导致粉末收得率降低至38%;雾化压力的增大会导致气体速度提高,增加气体和金属液的相对速度与动能,使金属液滴的一次破碎和二次破碎更加充分,导致金属粉末粒径减小,但雾化压力增加到一定程度,会使导流管下方回流区面积增加影响粉末形貌。此外,随着熔炼功率的增加TA15钛合金溶液过热度增加,改善其黏度逐渐提高了粉末收得率,由25 k W时的26%增加为40 kW的42%。从粉末收得率、粒度和形貌等因素综合考虑,适合TA15钛合金粉末的最佳制备工艺参数为:熔炼功率40 kW,气雾化压力4.4 MPa,此时细粉收得率为42%,粉末球形度高。

电极感应熔炼气雾化制备TA15粉末氧增量研究

采用电极感应熔炼气雾化(EIGA)技术制备TA15钛合金粉末,通过氧、氮、氢分析仪检测粉末氧含量,研究气雾化设备真空度、压升率和气流分级机气体温度对TA15粉末氧增量的影响。结果表明:对TA15粉末氧增量的影响因素中,设备压升率>设备真空度>筛分气体温度,当设备的真空度<10Pa、压升率为15Pa/h、气流机气体温度在25℃以下时,粒径为15~53μm的TA15粉末氧增量为436ppm(1ppm=10~(-6)),粉末氧含量为906ppm,满足增材制造TA15粉末的使用要求。

粉末冶金TA15钛合金的高温塑性变形行为

利用Gleeble-1500热模拟机对粉末冶金TA15钛合金的高温变形行为进行研究，求得该材料的变形激活能，并建立本构方程。实验条件为温度850~1050℃、应变速率0.001~10 s？1、最大变形量60%。结果表明：粉末冶金 TA15钛合金的流变应力随变形温度升高和应变速率降低而减小。材料在β相区的变形激活能为245.57 kJ/mol，发生动态回复；在（α＋β）相区激活能为945.69 kJ/mol，远高于纯钛的扩散激活能，也高于相同成分的常规熔炼的TA15钛合金的变形激活能。热变形机制受动态再结晶行为影响。

EIGA法制备激光3D打印用TA15钛合金粉末

采用电极感应熔炼气雾化(EIGA)法制备了激光3D打印用TA15钛合金粉末,研究了熔炼功率对粉末收得率、粒径分布、粉末形貌、松装密度和流动性等特征的影响。结果表明,随着感应熔炼功率增大,粉末收得率和平均粒径减小,当熔炼功率为65kW时,粉末收得率超过62%,中值粒径D_(50)小于100μm,松装密度为2.731g/cm3,流动性为22.46s/50g。对粒径50~180μm的粉末采用激光3D打印,激光直接沉积成形的TA15钛合金样品表面无宏观裂纹和气孔等缺陷,金相组织为细晶网篮组织,制备的TA15钛合金粉末具有良好的可打印性。

线圈匝数对EIGA制备TA15合金粉末性能的影响

采用电极感应熔炼气雾化法(EIGA)制备TA15合金粉末,研究感应线圈匝数对粉末的微观形貌、化学成分、粒径分布、流动性以及松装密度的影响。实验结果表明,随着线圈匝数的增加,粉末的球形度、表面质量逐渐变好,卫星粉的数量逐渐下降。粉末的平均粒径减小,细粉收得率上升,但粉末的流动性与松装密度随线圈匝数的增加变化不大。考虑经济成本以及综合物理性能,线圈匝数为3匝最为适宜。

粉末冶金TA15钛合金高温塑性变形加工图

采用Gleeble-1500热模拟机对粉末冶金TA15钛合金进行热压缩试验。基于动态材料模型建立了粉末冶金TA15钛合金在温度850～1050℃,应变速率0.001～10 s-1范围内的加工图,并结合合金变形后的微观组织对加工图进行了解释。结果表明:在T=1000℃/=0.001～0.01 s-1的区域内,功率耗散效率η值大于60%,合金可能发生了大晶超塑性变形。在T=850℃/=0.001～0.01 s-1、T=900℃/=1～10 s-1、T=950℃/=0.01～1 s-1和T=1050℃/=1～10 s-1区域内η值小于30%,其变形后的试样出现纵向开裂或有粗大的β晶粒。在T=900～950℃/=0.001～0.01 s-1、T=950～1000℃/=1～10 s-1和T=1000～1050℃/=0.01～0.1 s-1区域内为动态再结晶区,η值为30%～60%,出现动态再结晶或回复现象。

激光增材修复TC6钛合金工艺性能研究

在TC6钛合金上进行激光增材TA15粉末试验,利用WDW-100试验机测量增材修复后试样的抗拉强度,利用冲击韧性试验机测量修复后试样的冲击韧性,利用光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)观察分析接头的力学性能及接头显微组织构成。研究结果表明:TC6损伤激光增材修复接头成形良好,接头界面结合处无裂纹、气孔。接头抗拉强度可达1 000 MPa,冲击韧性可达27.5 J/cm^2,试样断裂于靠近TC6母材的热影响区;TC6激光增材最佳工艺参数为:激光增材粉末TA15,激光功率1 400 W,扫描速度0.01 m/s,送粉器读数low%(英文),载粉气8 L/min,搭接率40%,光斑直径2 mm,单熔覆层高度0.3 mm;TC6激光增材接头由焊缝区、熔合区、热影响区、母材组成。焊缝区主要是细小的针状马氏体;熔合区半融化的晶粒主要是基底外延生长的β柱状晶,并且熔合区由粗大的柱状晶组成,晶粒呈"八"字形生长;热影响区主要为α’片状马氏体。