提高SLM成形TC4强度‑塑性匹配性能的热处理方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106987789A(43)申请公布日2017.07.28(21)申请号201710211739.0B33Y10/00(2015.01)(22)申请日2017.04.01B33Y40/00(2015.01)(71)申请人南京理工大学地址210094江苏省南京市孝陵卫200号(72)发明人廖文和肖振楠刘婷婷张长东杨涛段声勤(74)专利代理机构南京理工大学专利中心32203代理人朱宝庆(51)Int.Cl.C22F1/18(2006.01)C22F1/02(2006.01)C22C14/00(2006.01)B22F3/105(2006.01)B22F3/24(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称提高SLM成形TC4强度-塑性匹配性能的热处理方法(57)摘要本发明提供一种提高SLM成形TC4强度-塑性匹配性能的热处理方法，包括以下步骤：对SLM成形后的TC4试样表面涂覆一层高温抗氧化涂料后放入真空氛围炉中抽真空至-0.1Mpa，充入纯度为99.99％的氩气，使真空升至0.015Mpa；对试样进行三次加热和三次降温；对最后一次降温后的试样放入热的40％的氢氧化钠溶液中，取出后并结合喷砂工艺去除试样表面的高温抗氧化涂料。本发明设计合理，热处理方案简单，热处理效果好。CN106987789ACN106987789A权利要求书1/1页1.一种提高SLM成形TC4强度-塑性匹配性能的热处理方法，其特征在于，包括：对SLM成形后的TC4试样表面涂覆一层高温抗氧化涂料后放入真空氛围炉中抽真空至-0.1Mpa，充入纯度为99.99％的氩气，使真空升至0.015Mpa；对试样进行三次加热和三次降温；对最后一次降温后的试样放入热的40％的氢氧化钠溶液中，取出后并结合喷砂工艺去除试样表面的高温抗氧化涂料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，三次加热和三次降温的具体过程在于，第一次加热和降温：以3-4℃/min加热速率升温至820℃-840℃并保温2-4h，空冷至室温；第二次加热和降温：以3-4℃/min加热速率升温至710℃—740℃并保温2-4h，然后随炉冷却至室温；第三次加热和降温：以3-4℃/min加热速率，升温至500℃—540℃并保温2-6h，空冷至室温。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，SLM成形TC4钛合金的化学成分按质量分数为4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，SLM成形TC4工艺参数为：5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在第一次降温和第三次降温时，试样在保温后的6秒以内从真空氛围炉中转移到空气中，空冷至室温；在第二次降温时，试样在保温后使用4.25℃/min的冷却速率，将试样温度降至500℃，然后随炉冷却至室温。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，试样放入热的40％的氢氧化钠溶液中0.5h-1h，然后取出，用酒精清洗，再结合喷砂工艺去除试样表面的高温抗氧化涂料。2CN106987789A说明书1/4页提高SLM成形TC4强度-塑性匹配性能的热处理方法技术领域[0001]本发明涉及一种激光选区熔化(SelectiveLaserMelting，SLM)成形工艺和钛合金热处理工艺，特别是一种提高SLM成形Ti-6Al-4V(TC4)强度-塑性匹配性能的热处理方法。背景技术[0002]Ti-6Al-4V(TC4)钛合金由于比强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于航天航空、船舶、化工、兵器、医疗、汽车等领域。然而传统锻铸造工艺在加工复杂钛合金零件时，存在耗时大，周期长等问题，需要寻求新的工艺和方法。[0003]SLM激光选区熔化技术是20世纪90年代兴起的增材制造技术，其可以根据零件的三维计算机辅助模型，利用激光按照一定的扫描策略快速熔化金属粉末，然后通过刮刀逐层铺粉，粉末的逐层固化叠加，直接成形形状复杂的零件。具有制造快速、零件致密度高、制造精度高、材料利用率高等优点。但是SLM成形TC4钛合金零件过程中，由于快速熔化和凝固，温度梯度较大，极易积聚热应力，从而使零件容易产生变形或开裂的缺陷。同时SLM制造过程中，各成形层之间由于缺少外界压应力作用，层间结合力较小，使得成形件的塑性较低。因此需要对SLM成形后的TC4钛合金进行适当的热处理等后处理工艺，减少或消除零件中潜在的翘曲变形、开裂缺陷，提升零件的综合力学性能。[0004]合适的热处理工艺可以改变TC4微观组织中α相和β相的比例、形状和尺寸，从而改变TC4的力学性能，充分发挥金属材料性能潜力。针对SLM成形TC4钛合金件，采用传统热处理工艺可以实现塑性的提高，但塑性提升较小，强度-塑性匹配性能难以达到工业工程应用要求。BeyVrancken、Lo