一种钛合金粉末的级配方法及应用与流程

本发明属于增材制造，涉及一种钛合金粉末的级配方法及应用。

背景技术：

1、电子束3d打印是指粉末在电子束作用下形成熔池，随电子束束斑的移动，实现粉末融化成型。但是，电子束打印过程，常伴随一种特殊的现象—打印吹粉。即粉末在打印过程中，粉末融化前就已经偏离了原来的铺粉位置，进而影响电子束粉末融化成型。局部的吹粉问题会使基板工作区域的粉末稀少，严重时，基板工作区域粉末全面溃散，形成类似沙尘暴的现象，金属粉末在成形熔化前严重偏离原来位置，从而无法进行后续成形工作。

2、由于prep粉与eiga粉制粉技术在原理上的差异，比较而言，prep粉末纯净度及致密度高，是电子束打印的理想原材料，但prep粉粒度分布范围窄，不利于粉末间相互填充，且球形度、流动性过高，打印过程易发生吹粉现象。eiga粉末中卫星粉及拥有粗糙表面的颗粒较多，粉末间摩擦力较大，流动性得以弱化，电子束打印时，吹粉现象有所改善，但粉末纯净度略差，粉末空心粉率较高，打印后存在力学性能缺陷。两种粉末在直接打印时，均无法满足电子束打印的直接需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提出一种钛合金粉末的级配方法及应用，通过粉末级配改变金属粉末的粒度分布、粉末间的摩擦系数及流动性等特性，对打印粉末层预热，改善和解决了电子束打印过程发生的“吹粉”问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种钛合金粉末的级配方法，所述级配方法包括如下步骤：

4、s1、采用超声振动筛分机对通粒度钛合金粉末a进行第一次筛分，得到一级粉末a1，对一级粉末a1进行第二次筛分，筛去过渡粉末a3，得到二级粉末a2；

5、s2、采用超声振动筛分机对通粒度钛合金粉末b进行一次筛分，得到一级粉末b1；

6、s3、将s1中的二级粉末a2与s2中的一级粉末b1进行混合，得到目标粉末。

7、进一步地，所述s1中的通粒度钛合金粉末a由等离子旋转电极法制备而成。

8、进一步地，所述s2中的通粒度钛合金粉末b由电极感应熔炼气体雾化法制备而成。

9、进一步地，所述s1中一级粉末a1的粒径为45-106μm，所述过渡粉末a3的粒径为63-90μm，所述二级粉末a2的粒径为45-106μm。

10、进一步地，所述过渡粉末a3占一级粉末a1的10％-20％。

11、进一步地，所述s2中的一级粉末b1的粒径为45-106μm。

12、进一步地，所述s1中超声振动筛分机筛分得到一级粉末a1的筛网尺寸为325目及150目，筛分得到二级粉末a2的筛网尺寸为230目及160目。

13、进一步地，所述s3中混合所用的混合设备为双锥形混合机，所述s1中的二级粉末a2与s2中的一级粉末b1进行混合的比例为90％-70％：10％-30％，混合时长为120min。

14、将权目标粉末进行电子束打印，先采用15ma的束流对成材板进行预热，预热温度为1100℃，按照扫描速度为5000mm/s，束流为20ma，扫描间距为60μm进行电子束打印。

15、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

16、1.本发明以prep粉末为基础，级配处理后，70％比例以上仍为prep粉末，确保级配后粉末仍具有良好的纯净度及致密度，满足电子束打印基本需求；

17、2.通过级配筛除prep粉末中过盈粒度段颗粒，在经与eiga粉末按比例混合后，粒度近似呈现正态分布，粉末间相互填充更加充分，均一性、使用性更加良好；

18、3.通过级配处理，弱化了prep粉末原本过优的流动性，通过改变金属粉末的粒度分布及流动性，提高粉末间的摩擦系数；

19、4.对粉末层进行预热处理使粉末层预烧结，提高粉末之间的结合力，迅速传导粉末所带电荷减小斥力，从而避免了“粉末溃散”，有效改善了打印过程粉末“吹粉”现象，本发明兼顾粉末原材料与处理工艺，良好解决电子束打印过程吹粉问题。

20、本发明中，通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

技术特征：

1.一种钛合金粉末的级配方法，其特征在于，所述级配方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种钛合金粉末的级配方法，其特征在于，所述s1中的通粒度钛合金粉末a由等离子旋转电极法制备而成。

3.根据权利要求1所述的一种钛合金粉末的级配方法，其特征在于，所述s2中的通粒度钛合金粉末b由电极感应熔炼气体雾化法制备而成。

4.根据权利要求1所述的一种钛合金粉末的级配方法，其特征在于，所述s1中一级粉末a1的粒径为45-106μm，所述过渡粉末a3的粒径为63-90μm，所述二级粉末a2的粒径为45-106μm。

5.根据权利要求1所述的一种钛合金粉末的级配方法，其特征在于，所述过渡粉末a3占一级粉末a1的10％-20％。

6.根据权利要求1所述的一种钛合金粉末的级配方法，其特征在于，所述s2中的一级粉末b1的粒径为45-106μm。

7.根据权利要求1所述的一种钛合金粉末的级配方法，其特征在于，用所述s1中的超声振动筛分机进行筛分得到一级粉末a1的筛网尺寸为325目及150目，用所述s1中超声振动筛分机进行筛分得到二级粉末a2的筛网尺寸为230目及160目。

8.根据权利要求1所述的一种钛合金粉末的级配方法，其特征在于，所述s3中混合所用的混合设备为双锥形混合机，所述s1中的二级粉末a2与s2中的一级粉末b1进行混合的比例为90％-70％：10％-30％，混合时长为120min。

9.根据权利要求1所述的一种钛合金粉末的级配方法的应用，其特征在于，将权利要求1-8所述任意一项得到的目标粉末进行电子束打印，先采用15ma的束流对成材板进行预热，预热温度为1100℃，按照扫描速度为5000mm/s，束流为20ma，扫描间距为60μm进行电子束打印。

技术总结
本发明涉及一种钛合金粉末的级配方法及应用，级配方法包括如下步骤：S1、采用超声振动筛分机对通粒度钛合金粉末A进行两次筛分，依次得到一级粉末A1与二级粉末A2；S2、采用超声振动筛分机对通粒度钛合金粉末B进行一次筛分，得到一级粉末B1；S3、将S1中的二级粉末A2与S2中的一级粉末B1进行混合，得到目标粉末。该方法通过粉末级配改变金属粉末的粒度分布、粉末间的摩擦系数及流动性等特性，对打印粉末层预热，改善和解决了电子束打印过程发生的“吹粉”问题。

技术研发人员：李安,白瑞敏,罗成,卓君,李鑫,兰剑,王晨,赵霄昊,瞿宗宏,赖运金
受保护的技术使用者：西安欧中材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13