EIGA法制备激光3D打印用TC4合金粉末

采用电极感应熔炼气雾化法(EIGA)制备激光3D打印用TC4合金粉末,研究了雾化气压对粉末收得率、粒径、粉末形貌、松装密度、流动性及空心球率等特征的影响.结果表明:随着雾化气压的增加,粉末收得率、球形度增加,而粉末平均粒径减小.雾化气压为6.0MPa时,粉末收得率超过50%,平均粒径小于100μm,松装密度为2.950 g/cm^3,流动性为2.242 g/s,空心球率低于3%.雾化气压为7.0 MPa时,非球形缺陷粉末和空心球率增加.对比雾化气压为6.0 MPa制备的不同粒径粉末,以及激光3D打印后的拉伸曲线与断口形貌,发现50~100μm粉末打印TC4合金的抗拉强度达907.7 MPa,延伸率最大达15.3%,具有良好的强韧性.

置氢TC4合金粉末放电等离子烧结制件组织研究

采用置氢钛合金粉末放电等离子体烧结成形与钛合金热氢处理技术相结合的工艺路线制备合金,研究了置氢量及烧结温度对置氢TC4合金粉末成形后组织性能的影响规律。结果表明:随放电等离子烧结温度的升高和置氢量的增加,置氢TC4粉末放电等离子烧结体的密度均呈逐渐增高趋势,置氢量TC4钛合金粉末SPS烧结的显微组织由针状马氏体组织向板条状马氏体组织演变。置氢量0.01%TC4钛合金粉末SPS烧结的显微组织为等轴晶粒组织;当置氢量达到0.42%时,晶粒尺寸最细小,且晶粒内均出现明显马氏体,并且其烧结体的密度都为最大值。

激光3D打印用TC4合金粉末的制备研究

激光3D打印是一种快速成型技术,合金粉末作为激光3D打印的重要原料之一,粉末的相关参数会直接影响打印成型的质量。文章介绍了激光3D打印用TC4合金粉末的3种制备方法,包括等离子旋转电极法、等离子丝材雾化法与气体雾化法,并以等离子旋转电极法为例分析了利用此法制备TC4合金粉末的原理,并探讨了其微观组织演变规律与热处理方法,表明利用此方法制得的TC4合金粉末具有良好特征,可以很好地满足激光3D打印的要求。

用等离子旋转电极雾化法制备TC4合金粉末的研究

用等离子旋转电极雾化法制备TC4合金粉末,利用金相显微镜和扫描电镜对粉末粒度及形貌进行分析观测;考察了料棒转速工艺参数对粉末粒度的影响,以及不同粉末粒径下氧、氮元素质量分数的变化,并对不同形貌的颗粒成因进行分析和探讨。结果表明,随着合金棒旋转速度增大,TC4球形粉末平均粒度出现减小趋势;粉末体的氧元素质量分数随着粒径减少而增大,而氮元素质量分数则没有显著变化;粉末的表观形貌由于制备时其尺寸大小和所处的位置不同而存在两种形态。

置氢TC4钛合金粉末热等静压制件组织与性能研究

采用置氢钛合金粉末热等静压成形与钛合金热氢处理技术相结合的新工艺路线制备合金,研究了置氢量及热等静压工艺参数对置氢TC4合金粉末热等静压制件组织性能的影响规律。结果表明:随着置氢量的增加,置氢TC4合金粉末热等静压后制件的密度呈逐渐增高的趋势;热等静压制件的片层状组织尺寸变薄、针状的组织变细,等轴颗粒组织愈来愈多;退火后制件的显微组织中等轴状的颗粒增多,压缩屈服强度和抗压强度均逐渐增大;热等静压制件与粉末原料的氢含量及相组成基本相近,真空退火除氢后氢含量则达到了安全使用水平,置氢量0.42%TC4合金粉末热等静压制件致密效果好、综合力学性能高。

激光3D打印TC4球形合金粉末的制备

采用真空旋转电极气雾化法（EIGA）制备激光3D打印用TC4钛合金球形粉末，利用SEM、XRD、EDS、激光粒度分析仪、霍尔流速计等分析方法对制得球形粉末的形成机制、表面微观组织、成分、相组成、粒度分布、流动性和松装密度等进行了研究，结果表明：在工艺参数为感应功率60kW，雾化气压6．0MPa条件下，EIGA法成功制备了激光3D打印用TC4钛合金球状粉末，粉末球形度达到98％以上，含氧量（质量分数）为0．09％；合金粉末中Ti、Al、V等元素分布均匀，粉末颗粒表面物相为密排六方α-Ti单相固溶体；制得的TC4粉末表面平整、光洁，粒度分布均匀，主要粒径在1—180μm之间，粉末流动性为24．1s／50g，松装密度为2．699g／cm^3，松装密度比为60．93％，符合激光3D打印用TC4钛合金粉末特征要求．

置氢TC4钛合金粉末模压成形烧结机构及其动力学

通过建立正四面体的烧结模型,数学推导了置氢钛合金粉末烧结颈与烧结体相对密度的表达式,结合动力学实验研究了置氢TC4钛合金粉末模压成形固结加工过程中的动力学问题。结果表明:置氢TC4钛合金粉末烧结过程中的物质迁移机构由体积扩散为主的迁移机制向体积扩散和晶界扩散共同作用的物质迁移机制过渡,并由此得到了置氢TC4钛合金粉末材料模压成形固结过程的动力学方程,置氢量是影响置氢TC4钛合金粉末烧结体相对密度的最重要因素之一。

EIGA雾化法制备激光3D打印用TC4合金粉末工艺研究

采用电极感应熔炼气雾化法(EIGA)制备激光3D打印用TC4合金粉末(15~45μm)。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射分析仪(XRD)、激光粒度分析仪(LPS)、粉体特性综合测试仪等设备,对粉末的形貌、物相组成、粒度分布、松装密度及流动性进行表征,同时研究了雾化气体压力和熔体温度对激光3D打印TC4合金粉末收得率影响。结果表明:采用EIGA制备得到TC4合金粉末形貌为近规则球形,粉末表面存在少量“卫星球”,粉末由α′-Ti相组成。TC4合金粉末收得率随着雾化气体压力和熔体温度的升高先增加后减小。最佳雾化工艺参数为:雾化气体压力5 MPa,熔体温度1 800℃,此条件下平均粒径D50为81.2μm,15~45μmTC4钛合金粉末收得率为22.3%,流动性为42.5s,松装密度为2.83g/cm^3,氧含量1260×10^-6,符合激光3D打印用TC4钛合金粉末特征要求。

置氢TC4钛合金粉末烧结材料高温流变行为及组织演变

采用热压缩试验研究了置氢量0.42%（质量分数）TC4钛合金粉末烧结材料在温度850~1000℃和应变速率0.001~0.10 s-1范围内的流变行为和组织演变,分析了该合金烧结材料在试验参数范围内变形的应力-应变曲线特征。动力学分析获得置氢TC4钛合金粉末烧结材料高温压缩变形的应力指数和变形激活能分别为3.97和507.35 kJ/mol,表明置氢TC4钛合金粉末制品在高温变形过程中均发生了动态再结晶。组织观察发现,在β相区变形时,β晶粒随金属流动方向明显被拉长、变形;在α＋β相区变形时,β相的组织变化基本同其在β相区变形时一样,只是β相再结晶过程加剧;在α相区变形时,原始的双态组织中α相组织发生再结晶,初生的α相含量逐渐减少。

置氢钛合金粉末模压成形-烧结改性机理

采用置氢TC4钛合金粉末模压成形+保护气氛下烧结工艺,研究了置氢TC4合金粉末模压成形-烧结后合金的组织性能的变化规律,提出了采用置氢钛合金粉末成形与钛合金热氢处理技术相结合的新工艺路线制备合金。结果表明:随着置氢量的增加和烧结温度的升高,置氢TC4合金粉末模压成形烧结体致密度均呈逐渐增高趋势;烧结体组织由明显的魏氏体组织向双态的过渡状组织转化,片层状组织尺寸变薄、针状的组织变细、等轴颗粒组织愈来愈多;烧结体退火后组织较退火前明显的均匀化和细化,烧结体退火后压缩屈服强度均呈增大趋势,真空退火除氢后氢含量则达到了安全使用水平,其中置氢量0.42%(质量分数)TC4合金粉末烧结体致密效果好、力学性能高。

中间层厚度对P/M TC4-GCr15扩散焊接头强度的影响

采用不同厚度的电镀镍作为中间层,在900℃、4h和150MPa压力的热等静压条件下,使用TC4预合金粉末和GCr15轴承钢制备了钛钢扩散焊接头。利用光学显微镜、扫描电镜、XRD和机械拉伸对接头进行了测试和分析。结果表明:当没有添加中间层时,接头的强度达到了564MPa;当添加了中间层且中间层的厚度为150μm时,接头的强度最高,为502MPa。中间层过厚或者过薄,都会导致接头强度的下降。

Y_(2)O_(3)弥散强化TC4钛合金粉末及其激光熔覆组织性能研究

激光熔覆修复技术可用于修复损伤的钛合金工件。与锻造件相比,熔覆件在激光熔覆过程中容易引入氧,导致氧含量偏高和强度偏低的问题。采用等离子旋转电极法(PREP)制备了TC4-x Y(x=0,0.1,0.3,0.5)的预合金粉末,并使用该合金粉末通过激光熔覆工艺技术方法修复TC4合金工件。结果表明,在钇(Y)引入后产生的弥散体Y_(2)O_(3)均匀分布在粉末上,随着Y含量的增加,粉末的显微维氏硬度增加。在TC4-x Y熔覆层中,其显微维氏硬度随着Y含量的增加而增加。然而,由于脆性相析出的影响,熔覆层的拉伸性能呈现先上升后下降的趋势,其伸长率呈现相反的趋势,TC4-0.3Y熔覆层的1058 MPa拉伸性能最优异,同时伸长率也达到7.2%。通过对Y含量的调控,能够促进熔覆层组织改善与力学性能提升。

3D打印用TC4粉末的制备及其同步辐射CT技术表征

利用气雾化技术制备球形TC4合金粉末,利用SEM、同步辐射CT扫描-三维重建等分析手段对异常颗粒粉体以及不同粒径的TC4合金粉末表面和内部的孔缺陷进行了表征。实验结果表明,制备的TC4合金粉末随着粉末粒径减小,粉体表面由凸凹不平的冷凝收缩痕迹渐变为光滑表面,粉体内部的孔隙逐渐减少,且孔隙尺寸也随之减小。由于雾化过程中凝固与球化时间的差异及飞行轨迹的不同等原因导致了包裹式、连体式、椭球形、卫星粉等异常粉末颗粒的生成;同步辐射CT扫描-三维重建表明,粉末内部的孔隙率和孔隙尺寸随着粉末粒度的增大而增大。

粉末冶金TC4钛合金热压缩动态软化行为分析

对粉末冶金TC4钛合金在温度为850~950℃,应变速率为0.1~10 s^(-1)范围内进行热模拟压缩实验获得了应力-应变曲线,建立了材料本构方程,描述了粉末冶金TC4钛合金的流变行为。进一步对动态软化行为进行了分析,并计算了各种因素对软化的影响程度。结果表明:变形温度越低,应变速率越小,流动软化程度越大;在应变速率为1和10s^(-1)时,主要是变形热导致流动软化;当应变速率为0.1 s^(-1),温度为850和900℃时,有变形热、动态相变和α相形态演化3种软化因素,且温度越低,α相形态演化导致的软化占比越大,温度增加,动态相变软化所占比例增加;当应变速率为0.1s^(-1),变形温度为950℃时,有变形热和动态相变2种软化因素,随着变形量增加,动态相变软化所占比例增大。

置氢TC4粉末模压成形-烧结后的组织性能

采用置氢TC 4钛合金粉末室温模压成形+保护气氛下烧结工艺,研究了置氢TC 4合金粉末模压成形-烧结后合金组织性能的变化规律。结果表明:随着置氢量的增加,置氢TC 4合金粉末模压成形烧结体致密度基本呈现逐渐增高趋势,模压成形烧结体由魏氏体组织向双态的过渡状组织转化,模压成形烧结体退火后组织较退火前发生了明显的破碎和细化;烧结体退火后压缩屈服强度基本呈逐渐增大趋势,且烧结体真空退火后氢含量可达到安全状态,其中,置氢量0.42%(质量分数)TC 4合金粉末烧结体致密效果好、综合力学性能高。