金屬增材制造用鈦粉制備研究

郭廣浩 ，唐超蘭 ?，楚瑞坤

1) 廣東工業大學機電工程學院, 廣州 510000 2) 飛而康快速制造科技有限責任公司, 無錫 214145

鈦合金材料在金屬增材制造領域的應用較成熟，鈦及鈦合金的打印件大多應用在航空航天領域，由于打印成形過程中鈦合金的冷卻速率極快（達到108K/s），使得成形后鈦合金組織為一種非平衡的細晶組織，這比傳統工藝的鈦合金制件組織要細得多，因此打印件的性能（選區激光熔化成形Ti?6Al?4V合金的屈服強度高達≥1300 MPa）要顯著優于傳統鑄件[1?4]。對于形狀復雜的零部件，比傳統工藝節省了較大的成本，使得增材制造用鈦粉也成為了重要的研究對象而快速發展[5?6]。

高質量球形鈦粉是保證打印件性能優良的基礎條件，增材制造行業的快速發展推動了高端鈦粉的需求更加地旺盛[7?9]。目前增材制造用鈦粉行業的產業化還略顯乏力，主要是因為高端鈦粉的應用主要集中在選擇性激光熔化（selective laser melting，SLM）技術，選擇性激光熔化工藝要求鈦粉粒徑小于53 μm[10]，大部分鈦粉生產商和研發機構的鈦粉在粒徑上基本符合選擇性激光熔化工藝的要求，但仍存在一些不穩定因素，例如批次穩定性低（氧含量高、夾雜物多和球形度低等）、成本高和小批量供應等[11]。少數掌握成熟技術的廠商會用壟斷方式來加大其他技術較弱廠商對他們的依賴[12]，高昂的壟斷極大制約了制粉技術在增材制造鈦粉行業的推廣。因此，對高質量球形鈦粉制備技術的研究和探索勢在必行。球形鈦粉的制備工藝主要包括熔煉工藝和霧化工藝，本文從這兩個方面對金屬增材制造用鈦粉制備技術的研究現狀展開評述。……