一种适用于增材制造的高强韧钛合金.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115896541A(43)申请公布日2023.04.04(21)申请号202211505654.0B33Y10/00(2015.01)(22)申请日2022.11.29B33Y80/00(2015.01)B64G1/22(2006.01)(71)申请人沈阳铸造研究所有限公司地址110000辽宁省沈阳市铁西区云峰南街17号(72)发明人谢华生赵军刘时兵史昆刘田雨刘宏宇刘鸿羽刘天翼李欣张有为(74)专利代理机构沈阳晨创科技专利代理有限责任公司21001专利代理师张晨(51)Int.Cl.C22C14/00(2006.01)B22F10/20(2021.01)B33Y70/00(2020.01)权利要求书1页说明书5页附图1页(54)发明名称一种适用于增材制造的高强韧钛合金(57)摘要本发明提供了一种适用于增材制造的高强韧钛合金，属于增材制造领域，所述钛合金中元素质量百分比含量为：Al：6.0～8.0％，V：1.3～3.0％，Mo：0.5～2.0％，Nb：3.0～5.0％，Zr：2.0～5.0％，Hf：1.0～5.0％，Ti：余量。利用该钛合金并采用增材制造法制备超高速飞行器关键结构部件骨架，可解决增材制造过程中骨架结构过渡位置的开裂、孔隙等问题。CN115896541ACN115896541A权利要求书1/1页1.一种适用于增材制造的高强韧钛合金，其特征在于，所述钛合金中元素质量百分比含量为：Al：6.0～8.0％，V：1.3～3.0％，Mo：0.5～2.0％，Nb：3.0～5.0％，Zr：2.0～5.0％，Hf：1.0～5.0％，Ti：余量。2.按照权利要求1所述适用于增材制造的高强韧钛合金，其特征在于：Al/(Zr+Hf+V+Mo+Nb)的质量百分数比例为0.7～1.0，且(V+Mo+Nb)≤8wt.％。3.按照权利要求2所述适用于增材制造的高强韧钛合金，其特征在于：所述钛合金液固两相区宽度≤25℃。4.按照权利要求1所述适用于增材制造的高强韧钛合金，其特征在于：(V+Mo)/Nb的质量百分数比例为0.8～1.3，且(V+Mo+Nb)≤8wt.％。5.一种采用权利要求1～4任一项所述钛合金增材制造航天器骨架的方法，其特征在于：激光功率2500W，扫描速度11mm/s，搭接间距2.2mm，送粉率8g/min，扫描方式岛扫描。6.一种采用权利要求5所述方法制备得到的航天器骨架，其特征在于：外轮廓尺寸1490mm×767mm×600mm，呈非回转半敞开结构；室温性能指标为：抗拉强度Rm≥1050MPa，屈服强度Rp0.2≥990MPa，延伸率A≥10％；550℃高温性能指标为：抗拉强度Rm≥580MPa，屈服强度Rp0.2≥420MPa，延伸率A≥20％。7.按照权利要求6所述航天器骨架，其特征在于：骨架结构过渡位置无裂纹、孔隙。2CN115896541A说明书1/5页一种适用于增材制造的高强韧钛合金技术领域[0001]本发明属于增材制造领域，特别提供一种适用于增材制造的高强韧钛合金。背景技术[0002]我国新一代超高速飞行器，其关键结构部件骨架的工作温度达到550℃以上，该部件尺寸达到1500mm，高度一体化设计的结构外形复杂、尺寸大、壁厚薄、型面要求高，对铸造、锻造等常规成形技术提出重大挑战。增材制造是一种以数字模型为基础，以金属粉末或丝材为原料，在高能量热源的作用下，通过逐层添加、逐层堆积材料而近净成形零部件的新兴制造技术。与传统的铸造、锻造等加工工艺相比，增材制造具有独特的技术优势：1)可成形高复杂度结构的零部件，且不需要工装夹具和模具，提高了零部件设计和制造效率，节省了使用模具的成本；2)零部件近净成形，材料利用率高，降低了原料的成本；3)通过调节送粉过程中合金成分，可实现材料梯度变化，按需个性化定制零部件。因此，增材制造技术是当前复杂精密金属零部件一次性整体成形最具前景的应用技术之一。[0003]目前，常规钛合金逐渐达到使用极限，应用较为成熟的ZTA15和ZTC4钛合金一般满足500℃以下的结构部件选材需求，超过500℃时，其高温性能随着使用温度的提高急剧恶化，需要采用高温力学性能更为优异的钛合金。Ti55、Ti60、Ti600等高温合金虽然满足性能要求，但由于合金化程度高，液固相区宽，显著降低了合金流动性，影响成形质量，极大增加孔隙、裂纹等缺陷的产生，同时，该类合金热烈倾向严重，焊接性能较差，难以满足增材制造工艺需求。因此，亟需开发适用于超高速飞行器关键结构部件骨架增材制造的高温钛合金材料。发明内容[0004]针对航天器骨架增材制造过程中结构过渡位置存在较大应力，容易引发开裂，同时现有高温钛合金的增材制造开裂倾向相比于常规钛合金更大等问题，本发明提供了一