粉末钛合金3D打印技术研究进展

粉末钛合金3D打印技术以低成本、易成形、柔性化制备、零件性能优异等优势,近年来成为钛合金近净成形制造领域的研究热点。总结了国内外粉末钛合金3D打印技术的研究进展,包括激光熔化沉积成形技术(LMD)、激光选区熔化成形技术(SLM)、电子束选区熔化成形技术(SEBM)。比较研究了3种成形技术制备的钛合金的组织特点及力学性能,并讨论了粉末钛合金3D打印技术的市场化现状与未来发展趋势。     

球形钛及钛合金粉的制备工艺专利技术综述

随着激光3D打印技术、热喷涂技术等近终成型粉末冶金技术的高速发展,所属技术领域对原料粉末的纯度、形貌、粒度等提出了更高的要求,其中,球形钛及钛合金在近年得到了广泛关注。本文针对目前包括国内、国外的全球范围的的球形钛及钛合金粉制备工艺相关的专利进行检索、统计、分析多角度阐述了球形钛及钛合金粉制备专利技术的发展趋势,对主要技术体系的技术内容及发展发型进行了梳理。     

等离子合成与雾化制粉技术及其应用

等离子体做为一种极端参数技术在粉体材料的球化处理与合成制备方面的研究和应用日益引起人们的关注。本文概述了等离子技术的主要特点及应用领域,综述了国内外有关射频等离子体对不同金属粉末、陶瓷粉末的球化处理及纳米粉末的合成方面的研究成果;介绍了北京科技大学在射频等离子体粉体处理系统开发、制备球形钨粉和钛粉方面的研究成果,在此基础上对等离子体粉体球化处理技术的应用前景进行了展望。     

钛及钛合金粉末的制备现状

钛及钛合金具有优良的综合力学性能,在航空航天、航海、化工等领域得到日益广泛的应用.用粉末冶金法制造零部件,材料的利用率几乎可以达到100%,是降低钛及钛合金零部件生产成本的重要途径.本文评述了钛及钛合金粉末的制备技术及其现状,指出HDH钛粉和雾化钛粉是当今工业中主要应用的钛粉.伴随着钛粉末制备技术的成熟与发展,还原法直接生产钛粉和新兴的TiO2熔盐电解法生产钛粉,将成为制备低成本、高性能钛粉新的工业生产方法,是降低钛粉末冶金零部件成本的新的发展方向.元素混合法制备钛合金粉,因其较预合金化法成本低廉,工艺成熟,且性能优越,必将成为钛合金粉的主要生产方法.     

钛及钛合金粉末的注射成形

介绍了钛及钛合金粉末注射成形技术的发展、应用现状及制备工艺.指出了钛及钛合金粉末注射成形技术研究方向和扩大应用的途径是:①使用价格低廉的氢化脱氢粉和气体雾化粉混合得到的钛及钛合金粉作为注射成形的原料粉末;②开发新型高效的钛及钛合金粉末注射成形用的粘结剂体系;③优化混炼工艺;④优化注射条件参数以消除注射缺陷;⑤开发先进的脱脂工艺,使脱脂时间进一步缩短并减少脱脂缺陷,以降低成本;⑥研究钛及钛合金烧结工艺以及超小型零件的注射成形工艺,控制产品尺寸精度,提高产品性能,扩大产品的尺寸.     

高频感应熔化金属丝气雾化制备球形钛粉

提出了新型低成本球形钛粉气雾化制备技术——高频感应熔化金属丝气体雾化技术(Wire induction heating-gas atomization,WIGA),研究了雾化气体压力、熔体温度、送料速度对粉末性能的影响。结果表明:所制钛粉末的形貌为球形,球形度较高,粉末表面存在少量"卫星球"颗粒,占比约为1%;提高雾化压力、熔体温度和降低送丝速度均使粉末平均粒径D50减小。实验所得最佳雾化参数为:雾化气体压力4.0 MPa,熔体温度2 000℃,送料速度0.8m/min,在此条件下得到的钛粉末平均粒径为41.8μm。     

等离子旋转雾化制备航空用3D打印金属粉体材料研究

正获得高品质、低成本的球形粉体材料是满足金属3D打印技术及制备高性能金属构件的关键环节。现阶段,快速凝固制粉工艺是制备金属3D打印粉体材料的核心技术之一~([1,2])。快速凝固技术是将金属、合金熔体直接雾化制得球形粉末,或通过高压雾化介质(水或气体)的强烈冲击,或通过离心力使之破碎,高速冷却凝固实现的~([3])。目前,应用于金属3D打印粉体材料制备的快速凝固技术主要有惰性气体雾化法(AA法)、真空感应气雾化法(VIGA法)、无坩埚电极感应     

射频等离子体球化Ti粉体的研究

本文采用射频（RF）等离子法对颗粒形状不规则的Ti粉进行球化处理。研究了加料速率、物料分散方式、Ti粉颗粒大小等因素对球化率的影响。利用扫描电子显微镜（SEM）观察相应试样的形貌。结果显示,射频等离子体法是制备具有良好流动性的球形钛粉的有效技术。     

热喷涂粉末的制备技术

热喷涂粉末占热喷涂材料总用量的70%以上,热喷涂粉末的成分、分布、形貌和粒度因粉末制备方法而异.雾化法、熔融+破碎法、研磨+烧结法、球磨法、喷雾干燥法、包覆法和等离子体雾化法可用于制备热喷涂粉末,为了获得致密的球形热喷涂粉末,等离子体球化技术得到迅速发展.综述了热喷涂粉末的常用制备方法,重点介绍了先进的等离子体球化技术.     

选区激光熔化用高强合金钢粉末制备及其成形性研究

目的 研究真空感应熔炼气雾化法(VIGA)制备球形24CrNiMoY高强钢粉末并验证其激光3D打印性能。方法 阐明不同雾化气压对粉末形貌、流动性等粉体特征的影响,分析选区激光熔化技术快速成形合金钢样品的微观组织和力学性能。结果 在9.0 MPa雾化气压下制备的粉末球形度最佳,粉末松装密度达到4.89 g/cm³,流动性能为21.4 s/(50 g),粉末含氧量0.023%,空心球率＜3%,粉末的微观组织主要是马氏体。经过激光工艺参数调控,SLM成形合金钢试样的激光熔池内存在两个明显不同的微区:激光熔化区(LMZ)和热影响区(HAZ)。LMZ主要是马氏体组织,HAZ主要为下贝氏体组织。合金钢试样的平均显微硬度为(402±5.7)HV0.2,其抗拉强度达到(1 246±12) MPa,断后伸长率为(11.6±0.5)%。结论 VIGA方法制备的 24CrNiMoY高强钢粉末满足SLM技术使用要求,具有良好的激光3D打印成形性。     

熔炼功率对EIGA制备Ti-6Al-4V合金粉末特性的影响

基于电极感应熔炼惰性气体雾化(EIGA)技术制备Ti-6Al-4V钛合金粉末,采用激光粒度仪、扫描电镜(SEM)等测试分析手段研究熔炼功率对粉末粒径分布及形貌的影响规律。结果表明:在实验参数范围内,EIGA技术制备的Ti-6Al-4V钛合金粉末,具有粒径细小、流动性好、松装密度大、球形度高等特点,适用于3D打印技术;随着熔炼功率的增大,粉末的中值粒径存在细化的趋势,但当功率增大到33 kW时,粉末中值粒径相对增大;球形度下降,并且粉末中卫星球比例也明显增大。从粉末松装密度、流动性、球形度、粒度、形貌等综合因素考虑,适合Ti-6Al-4V钛合金粉末制备的熔炼功率为30 kW。     

PREP法和AA法制取Inconel 718粉末对比分析

采用等离子旋转电极法和氩气雾化法制备2种Inconel718粉末,对比了2种粉末在粒度、形貌、夹杂和空心粉率等方面的异同。研究结果表明PREP法生产的15μm～53μm的粉末收得率与AA法相当;PREP法制备的粉末形貌为球形,无黏连粉;AA法制备粉末一部分为球形,存在大量非球形粉,且存在黏连粉;PREP法制备的粉末夹杂含量低,夹杂主要为Al2O3、CaO;AA法制备的粉末夹杂含量高,夹杂主要为Al2O3;PREP法制备的粉末内部致密,无颗粒内孔洞;AA法制备的粉末存在颗粒内孔洞。     

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。     

金属钛粉的制备工艺

钛粉作为钛粉末冶金的主要原料,其品质及生产成本限制了钛及钛合金粉末冶金的发展.综述了机械合金化法、氢化脱氢法(HDH)、雾化法、金属热还原法、熔盐电解法制备钛粉的基本原理和工艺现状.新兴的生产技术有望降低钛粉生产成本,从而推动钛及钛合金粉末冶金的发展,扩大其应用范围.     

球形粉体的制备方法及应用

概述运用一定方法即可使不规则粉体颗粒变成球形的粉体球化的研究意义以及国内外研究状况,详细论述制备球形粉体的物理方法和化学方法,以二氧化硅、钛粉、钨粉为例阐述球形粉体的优异性能及其在各领域中的实际应用。结果表明,球化后的粉体有更好的性能和更广泛的应用领域。     

功率对EIGA制备3D打印用TC4合金粉末特性的影响

与传统的雾化制粉技术不同,电极感应熔炼气体雾化(EIGA)技术是采用预合金棒料为电极,无坩埚感应加热,熔化后直接滴落雾化区被惰性气体雾化的技术.该技术由于在熔炼过程中液态金属与坩埚不接触,有效地减少了钛合金粉末中的夹杂物,改善了合金粉末的质量.本文利用自主设计制造的EIGA制粉设备,采用激光粒度分析仪、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等分析手段,研究了不同功率参数对雾化制备TC4合金粉末的粒度分布、组织形貌、空心球等的影响.研究表明:EIGA法制备的TC4合金粉末整体球形度均较好,空心球缺陷较少,空心球率低于3%.熔炼功率较低时,粗颗粒粉末较多,且存在一定比例不规则的棒形和哑铃状粉末颗粒;当功率提高到62 k W时,细粉比例明显提高,不规则形状的粉末颗粒基本消失.随着功率的升高,粉末中的氧含量呈增加趋势,但仍基本保持在0.08%~0.10%较低范围内.功率为56 k W时,粉末松装密度最好,为2.686 g/cm3,松装密度比为60.63%,符合激光3D打印用TC4钛合金粉末松装密度比要求.     

钛及钛合金粉末制备与近净成形研究进展

钛及钛合金以其优异的性能,广泛应用于航空航天、能源化工、生物医疗等高端领域。粉末近净成形技术能够实现钛及钛合金的绿色、低成本和高性能精密制造,有助于进一步扩大其应用范围。本文从钛粉制备、成形技术、性能与应用方面,对目前钛及钛合金粉末近净成形技术取得的研究进展进行了简要论述,并根据各技术目前面临的问题,提出了未来的发展趋势。     

铝合金基体上等离子喷涂复相陶瓷涂层力学性能研究

针对铝活塞表面容易划伤的实际,利用机械球磨法和PVA造粒技术制备复合陶瓷粉末,采用等离子喷涂法在XGFH-3铝合金表面制备复合陶瓷涂层,涂层制备过程采用氧气送粉,不喷过渡层,测试了涂层结合强度、显微硬度、耐磨性等性能。结果表明,粉末球磨96h制备的涂层结合强度最高,达到了19.07MPa,复相陶瓷涂层的显微硬度最大值达到了HV0.11105,是基体的16倍,基体单位面积磨损量远高于喷涂试样,大约为涂层磨损量的8.5倍以上,最大达到了13.6倍。     

3D打印技术研究现状和关键技术EI北大核心CSCD

本文首先简要介绍了3D打印技术的基本原理及分类,然后重点介绍了有关金属材料3D打印的几种方法:电子束熔化成形(EBM)、激光选区熔化成形(SLM)、激光快速成形技术(LDMD)。简述了金属材料3D打印的应用领域及国内外发展情况及研究现状。文章最后结合国内外金属材料3D打印的研究现状,指出金属材料3D打印需要在打印用粉末、金属3D打印设备、3D打印零件无损检测方法、3D打印零件的失效行为和寿命预测等方面进行重点研究,并建立3D打印零件的无损检测标准规范以及3D打印材料全面力学性能数据库。     

Ti6Al4V粉末及其制品的研究进展

采用粉末冶金方法生产钛合金制品,材料的利用率几乎可达100%,而且产品性能好,是低成本制造高质量钛合金零部件的重要途径。综述了国内外Ti6Al4V粉末及其粉末冶金制品的制备技术及应用概况,指出低氧球形高质量粉末的制备是钛合金粉末的发展方向,气体雾化是制备优质钛合金粉末的主要工业化生产方法,介绍了传统的粉末冶金方法及近年来新开发的粉末冶金新技术的应用情况。制备工艺的改善,加上民用领域产品需求量的大幅度增加,势必极大程度地推动粉末冶金Ti6Al4V的研究与应用。