增材制造用TC4鈦合金粉末制備工藝的優化

田 操, 陳 卓, 劉邦濤, 劉振軍, 張嘉振, 劉建光

(1.航天海鷹(哈爾濱)鈦業有限公司， 哈爾濱 150022 ； 2.中國商用飛機有限責任公司北京民用飛機技術研究中心， 北京 102211)

增材制造快速成形技術發展迅速，復雜鈦合金結構件在該項技術上的應用優勢十分明顯[1-3]。由于鈦合金具有熔點高、活性高等特點，制備該種增材制造用鈦合金粉末難度較高。國內鈦合金粉末制備技術起步比較晚，國產增材制造鈦合金粉末存在細粉收得率低、粉末粒度分布均勻性差、球形度較差，流動性差等問題[4-7]。目前，航天型號用增材制造TC4鈦合金粉末多數都是依靠進口，進口數量受限。因此，亟需發展增材制造用球形粉末制備工藝技術研究工作，提高粉末質量和粉末收得率，打破進口粉末壟斷市場的局面。

1 實驗材料與設備

1.1 材料

原材料規格為φ160 mm×170 mm的二次自耗熔煉鈦錠。TC4鈦錠原材料化學成分檢測結果如表1所示。真空熔煉TC4單爐鈦錠質量為15 kg，利用酸洗溶液對TC4鈦合金錠表面進行酸洗處理，去除TC4鈦錠表面反應層，避免其他雜質元素對粉末造成污染。去離子水清洗干凈后，用質量分數為99.9%的無水乙醇擦拭干凈待用。

表1 TC4鈦錠原材料化學成分

1.2 實驗設備

實驗采用LT-TQP-25型號鈦合金制粉設備，如圖1所示。該設備采用冷壁坩堝真空感應熔煉氣霧化制粉工藝，可以有效避免坩堝金屬熔體對粉末的污染，保證粉末的純凈。設備采用感應線圈熔煉水冷銅坩堝內的合金棒材，通過控制坩堝底部感應線圈實現液流導通，當合金液流流經霧化噴嘴時，液流被霧化噴嘴產生的高速氣流擊碎并凝固形成微細粉末顆粒。……