用于激光增材制造钛合金的强韧化热处理方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115305425A(43)申请公布日2022.11.08(21)申请号202210835273.2(22)申请日2022.07.15(71)申请人武汉大学地址430072湖北省武汉市武昌区珞珈山武汉大学(72)发明人李成林汪昌顺秦翰钊马力张国栋梅青松杨兵(74)专利代理机构武汉科皓知识产权代理事务所(特殊普通合伙)42222专利代理师杨震(51)Int.Cl.C22F1/18(2006.01)C22F1/02(2006.01)B22F10/64(2021.01)B33Y40/20(2020.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称用于激光增材制造钛合金的强韧化热处理方法(57)摘要本申请公开了用于激光增材制造钛合金的强韧化热处理方法。该方法包括以下步骤：将通有高纯氩气氛围的热处理炉温度升至450～650℃，待炉温稳定后，放入由激光增材制造制备的商业纯钛样品，然后保温0.5～4h。保温结束后取出样品，并置于空气中冷却至室温，即得最终成品。本发明通过简单热处理获得由细等轴晶和细片层晶粒构成的双态组织，其中片层和等轴分别贡献强化和韧化，实现了在不牺牲强度的前提下，大幅提升钛合金的塑性。通过调整热处理温度和时间，可以对等轴晶的大小和体积分数进行调整，来进一步调控商业纯钛的强塑性匹配。CN115305425ACN115305425A权利要求书1/1页1.一种用于激光增材制造钛合金的强韧化热处理方法，其特征在于，具体为，将激光增材制造所得钛合金样品置于通有惰性气氛中热处理；其中，所述热处理的温度为激光增材制造钛合金的马氏体完全分解温度以上10～200℃，热处理的时间为0.5～4h。2.根据权利要求1所述用于激光增材制造钛合金的强韧化热处理方法，其特征在于，所述热处理的过程中，待热处理所用设备的温度升高至设定值时，再将所述钛合金样品置于热处理所用设备中。3.根据权利要求1所述用于激光增材制造钛合金的强韧化热处理方法，其特征在于，所述热处理的冷却方式为空冷。4.根据权利要求1所述用于激光增材制造钛合金的强韧化热处理方法，其特征在于，所述热处理的冷却为冷却至室温。5.根据权利要求1所述用于激光增材制造钛合金的强韧化热处理方法，其特征在于，当钛合金样品为一级商业纯钛或二级商业纯钛时，热处理温度为450～550℃。6.根据权利要求1所述用于激光增材制造钛合金的强韧化热处理方法，其特征在于，当钛合金样品为三级商业纯钛或四级商业纯钛时，热处理温度为550～650℃。2CN115305425A说明书1/4页用于激光增材制造钛合金的强韧化热处理方法技术领域[0001]本申请涉及钛合金增材制造的技术领域，尤其涉及用于激光增材制造钛合金的强韧化热处理方法。背景技术[0002]钛及钛合金具有生物相容性好、耐腐蚀性强、比强度高、弹性模量低和无磁性等优点，被广泛应用于人体组织的修复与替换。目前，医用钛及钛合金主要通过模具铸造的方式生产，由于植入物形状非常复杂，采用该工艺会导致生产周期长，生产效率低等问题。而且模具制造对产品尺寸的区分度较小，无法满足不同患者的个性化需求。随着增材制造(俗称3D打印)技术的发展，采用3D打印制造医用植入产品显示出了其独特优势。3D打印依据三维模型数据将材料逐层累加成型，可快速制造任何形状复杂的零件，这就可以针对每一位患者量身定制其所需要的产品，进而提高植入手术的成功率。相较于其它3D打印技术，激光3D打印具有更高的生产精度，因而被更多的应用在医疗材料生产中。[0003]根据O和Fe含量的不同，可以将商业纯钛(CP‑Ti)划分为四个等级，分别是一级、二级、三级和四级商业纯钛；随着等级的上升，CP‑Ti的强度逐渐升高。通过激光3D打印制备的CP‑Ti，由于成形过程冷却速度极快，凝固组织中会形成大量过饱和的针状α′马氏体，导致CP‑Ti的强度高、塑性差，无法满足人体植入物的高性能要求，而通过合适的热处理可以使其得到改善。目前，改善激光3D打印制造钛及钛合金塑性的方法主要采用后续退火处理。但是现有热处理方法在提升材料塑性的同时，会导致强度的大幅下降，甚至会低于医用钛合金强度的要求。发明内容[0004]有鉴于此，本申请提供用于激光增材制造钛合金的强韧化热处理方法，能够在不牺牲材料强度的前提下，能大幅提升激光增材制造钛合金塑性。[0005]本申请提供一种用于激光增材制造钛合金的强韧化热处理方法，具体为，将激光增材制造所得钛合金样品置于通有惰性气氛中热处理；[0006]其中，所述热处理的温度为激光增材制造钛合金的马氏体完全分解温度以上10～200℃，热处理的时间为0.5～4h。[0007]可选地，所述热处理的过程中，待热处理所用设备的温度升高至设定值时，再将所述钛合金样品