本發明專利技術公開了一種鈦鋁合金復雜零件的快速制造方法，該方法為：一、用三維造型軟件建立鈦鋁合金復雜零件的三維實體模型，然后用分層軟件將模型分成薄層，得到STL格式文件，再將STL格式文件導入電子束快速成形機的快速成形軟件中；二、將鈦鋁合金粉末裝入電子束快速成形機的送粉箱中，以一定的鋪粉厚度平鋪于鋪粉臺上，輸入掃描參數，在真空條件下對鈦鋁合金粉末進行逐層掃描燒結，燒結結束后得到鈦鋁合金復雜零件。本發明專利技術的方法材料的利用率高，多余的粉末可重復使用，節約成本，制造的鈦鋁合金復雜零件具有平均晶團尺寸為30μm～50μm的細小全片層組織，鈦鋁合金復雜零件的片層晶團界面處的片層結構之間相互交錯。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于鈦鋁合金復雜零件制備
，具體涉及。
技術介紹
高性能復雜鈦鋁合金零件在航空航天和汽車工業等領域具有廣闊的應用前景。鈦鋁基合金具有金屬間化合物的結構特點，硬度高、脆性大，很難采用機械加工方法制備復雜零件，而常規的鑄造雖可成形復雜形狀，但組織粗大、存在宏觀偏析，導致其綜合力學性能較差；鍛造技術制備TiAl基合金在組織性能方面優于鑄件，但在復雜零件成形方面與鑄造工藝有一定距離。粉末冶金法可以消除鑄造冶金方法所帶來的缺陷，但目前還沒有很好解決復雜件的致密化、變形控制問題，同時模具為一次性的，設計及制造費用高限制了該工藝的廣泛應用。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供。該方法采用電子束快速成形技術，通過高能束流在程序控制下根據三維模型提供的信息進行逐層熔化燒結及快速循環熱處理，層層堆積，制備組織小的鈦鋁合金復雜零件，該方法可通過建模靈活設計所需產品形狀，制造過程不需要制作昂貴的模具，具有生產周期短，效率高的特點。為解決上述技術問題，本專利技術采用的技術方案是，其特征在于，該方法包括以下步驟步驟一、用三維造型軟件建立需要制造的鈦鋁合金復雜零件的三維實體模型，然后用分層軟件將三維實體模型分成厚度為O. 05mm O. 3mm的薄層，得到STL格式文件，再將得到的STL格式文件導入電子束快速成形機的快速成形軟件中；步驟二、將鈦鋁合金粉末裝入步驟一中導入STL格式文件的電子束快速成形機的送粉箱中，以一定的鋪粉厚度平鋪于鋪粉臺上，輸入掃描參數，在真空條件下根據輸入的掃描參數和步驟一所導入的STL格式文件對鈦鋁合金粉末進行逐層掃描燒結，燒結結束后得到鈦鋁合金復雜零件；所述掃描燒結過程包括熱量補償過程和成形過程。上述的，步驟二中所述鋪粉厚度為O.05mm O. 3mm。上述的，步驟二中所述真空條件的真空度為 2 X ICT2Pa 5Xl(T2Pa。上述的，步驟二中所述熱量補償過程中的掃描參數為束流強度為20mA 40mA，電子束掃描速度為5000mm/s 7000mm/s，溫度控制在 800。。 1200。。。上述的，步驟二中所述成形過程中的掃描參數為束流電流為IOmA 20mA，電子束掃描速度為80mm/s 120mm/s，成形域上表面溫度為 1250。。 1700。。。上述的，所述成形過程的基礎溫度保持在鈦鋁合金α轉變溫度以下100°C 400°C，成形過程中新一層熔化成形時，部分已成形層被快速加熱至鈦鋁合金α轉變溫度以上50°C 400°C并重新冷卻至基礎溫度，通過逐層疊力口，鈦鋁合金組織經過多次快速循環熱處理，最終得到鈦鋁合金復雜零件。上述的一種鈦鋁合金復雜零件的快 速制造方法，步驟二中所述鈦鋁合金復雜零件具有平均晶團尺寸為30μπι 50μπι的細小全片層組織，鈦鋁合金復雜零件的片層晶團界面處的片層結構之間相互交錯。本專利技術與現有技術相比具有以下優點I、本專利技術采用電子束快速成形這一直接成形技術，通過高能束流在程序控制下根據三維模型提供的信息進行逐層熔化燒結及快速循環熱處理，金屬粉末在高能束的轟擊下被燒結在一起，并與下面已成形的部分粘接，層層堆積，直至整個零件全部燒結完成品，是組織小的鈦鋁合金復雜零件較為理想的成形方式，該方法可通過建模靈活設計所需產品形狀，制造過程不需要制作昂貴的模具，具有生產周期短，效率高的特點。2、采用本專利技術的快速制造方法，材料的利用率高，多余的粉末可重復使用，節約成本。3、本專利技術的成形過程具有加熱和冷卻速度較快的特點，使得熔化層對其附近層的已成形部分有快速循環熱處理的作用，在此熱處理條件下，熱滯后較大，重結晶形核不僅可以在晶界發生，同時也可在相界發生，因此形核速率高，相變速度快；快速循環相變也可破壞鈦鋁組織遺傳以及新舊相之間的位向關系，可以破壞已經形成的穩定的鑄態粗大片層組織；同時，循環的熱處理過程可有效釋放成形過程中的熱應力，防止樣品變形。4、采用本專利技術的方法制造的鈦鋁合金復雜零件具有平均晶團尺寸為30μπι 50 μ m的細小全片層組織，鈦鋁合金復雜零件的片層晶團界面處的片層結構之間相互交錯。下面結合附圖和實施例，對本專利技術的技術方案做進一步的詳細描述。附圖說明圖I為本專利技術實施例I的Ti-48Al-2Nb_2Cr合金葉片的結構示意圖。圖2為本專利技術實施例I制造的Ti-48Al-2Nb_2Cr合金葉片的微觀組織圖。圖3為本專利技術實施例2制造的Ti-45Al-9Nb_0. 3W合金的微觀組織圖。圖4為本專利技術實施例3制造的Ti-45Al-7Nb_0. 3W合金的微觀組織圖。具體實施例方式實施例ITi-48Al-2Nb-2Cr合金葉片的快速制造步驟一、利用CAD建立Ti-48Al-2Nb_2Cr合金葉片的三維實體模型(結構見圖1)，然后用分層軟件將三維實體模型分成厚度為O. 18mm的薄層，得到STL格式文件，再將得到的STL格式文件導入電子束快速成形機的快速成形軟件中；步驟二、將-100目旋轉電極法制備的Ti-48Al-2Nb_2Cr合金粉末裝入步驟一中導入STL格式文件的電子束快速成形機的送粉箱中，以O. 18mm的鋪粉厚度平鋪于鋪粉臺上，輸入掃描參數，成形腔抽真空至5 X 10_2Pa后開始逐層掃描燒結，燒結結束后得到具有平均晶團尺寸為50 μ m的細小全片層組織的Ti-48Al-2Nb-2Cr合金葉片，葉片的片層晶團界面處的片層結構之間相互交錯；所述掃描燒結過程包括熱量補償過程和成形過程，其中熱量補償過程的掃描參數為束流強度為30mA，電子束掃描速度為6000mm/s，溫度控制在1000°C左右；成形過程的掃描參數為束流電流為15mA，電子束掃描速度為100mm/S，成形域上表面溫度為1250°C，成形過程的基礎溫度(某一層成形結束到下一層成形開始之前已成形部位的溫度)保持在鈦鋁合金α轉變溫度以下250°C，成形過程中新一層熔化成形時，部分已成形層被快速加熱至鈦鋁合金α轉變溫度以上100°C并重新冷卻至基礎溫度，通過逐層疊加，鈦鋁合金組織經過多次快速循環熱處理，最終得到鈦鋁合金復雜零件。圖2為本實施例制造的Ti-48Al-2Nb_2Cr合金葉片的微觀組織圖，從圖中可以看出，電子束成形鈦鋁合金具有平均晶團尺寸為50μπι的細小全片層組織，片層晶團界面處的片層結構之間相互交錯。實施例2立方體形狀的Ti-45Al-9Nb-0. 3W合金的快速制造步驟一、利用CAD建立40cmX40cmX40cm立方體的三維實體模型，然后用分層軟件將三維實體模型分成厚度為O. 05mm的薄層，得到STL格式文件，再將得到的STL格式文件導入電子束快速成形機的快速成形軟件中；步驟二、將-200目氣霧化法制備的Ti-45Al-9Nb_0. 3W合金粉末裝入步驟一中導入STL格式文件的電子束快速成形機的送粉箱中，以O. 05mm的鋪粉厚度平鋪于鋪粉臺上，輸入掃描參數，成形腔抽真空至4X 10_2Pa后開始逐層掃描燒結，燒結結束后得到具有平均晶團尺寸為30μπι的細小全片層組織的Ti-45Al-9Nb-0. 3W合金零件，零件的片層晶團界面處的片層結構之間相互交錯；所述掃描燒結過程包括熱量補償過程和成形過程，其中熱量補償過程的掃描參數為束流強度為40mA，電子束本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種鈦鋁合金復雜零件的快速制造方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：步驟一、用三維造型軟件建立需要制造的鈦鋁合金復雜零件的三維實體模型，然后用分層軟件將三維實體模型分成厚度為0.05mm～0.3mm的薄層，得到STL格式文件，再將得到的STL格式文件導入電子束快速成形機的快速成形軟件中；步驟二、將鈦鋁合金粉末裝入步驟一中導入STL格式文件的電子束快速成形機的送粉箱中，以一定的鋪粉厚度平鋪于鋪粉臺上，輸入掃描參數，在真空條件下根據輸入的掃描參數和步驟一所導入的STL格式文件對鈦鋁合金粉末進行逐層掃描燒結，燒結結束后得到鈦鋁合金復雜零件；所述掃描燒結過程包括熱量補償過程和成形過程。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：賈文鵬，楊廣宇，趙培，賀衛衛，黃瑜，賈亮，
申請(專利權)人：西北有色金屬研究院，
類型：發明
國別省市：
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