低温研磨球形钛合金粉末的方法

175 编辑：中冶有色技术网来源：贾明途

2024-01-09 15:05:08

权利要求书： 1.一种低温研磨球形钛合金粉末的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1）低温破碎；将钛合金粗粉，在低温和惰性气体保护气氛下，破碎成钛合金细粉；步骤2）筛分处理：将破碎的钛合金粉末，筛出﹤50μm 的细粉；步骤3）球形化；将筛出的钛合金细粉，在惰性气体保护气氛下，经过低温球磨，制备出近球形钛合金粉末。步骤4）筛分处理；将球磨的钛合金粉末，筛出﹤50μm 的细粉。

2.根据权利要求 1 所述的低温研磨球形钛合金粉末的方法，其特征在于，所述步骤

1）中钛合金粉末是 Ti?6Al?4、Ti?10?2Fe?3Al、Ti?5Al?5?5Mo?3Cr?1Zr、Ti?15Mo、Ti?

5Al?2.5Fe 等钛合金中的任一种。

3.根据权利要求 1 所述的低温研磨球形钛合金粉末的方法，其特征在于，所述步骤 o o

1）中破碎温度区间为?100C 至?200C。

4.根据权利要求 1 所述的低温研磨球形钛合金粉末的方法，其特征在于，所述步骤 o o

3）中球磨温度区间为 0C 至?100C。

5.根据权利要求 1 所述的低温研磨球形钛合金粉末的方法，其特征在于，所述步骤

3）中球磨速度 200?400rpm，球磨时间 2?8 小时。

说明书：一种低温研磨球形钛合金粉末的方法技术领域[0001] 本发明属于钛合金粉末冶金领域，具体涉及一种低温球磨球形钛合金粉末的方法。背景技术[0002] 钛合金由于其密度小、强度高、耐高温、耐蚀性、生物相容性好等特点，已经被广泛应用于航空航天、化工、汽车，生物医疗、民用等领域。然而但由于其导热性能差，在传统的机加工过程中容易粘刀，使得其难于加工，限制钛合金的广泛应用。3D打印技术又称为增材制造加工方法，通过粉末粘合，逐层打印制造三维复杂形状产品，解决了钛合金难加工的缺点。[0003] 目前常见的钛合金3D打印技术，包括激光选区烧结成型技术（SLS），激光选区熔化成型技术（SLM）和电子束选区熔化成型技术（EBSM）。以上3D打印技术采用的原材料为细小球形钛合金粉末，其粉末粒度﹤50μm。目前为止，球形钛合金粉末主要生产方式包括气体雾化法、等离子体雾化法和旋转电极法。其中，气体雾化法是使用高速惰性气体气流来击碎钛合金液流，使其经过快速冷却形成球形钛合金粉末，气体雾化法制备的钛合金粉末其粒径在0 300μm区间。离心雾化法又称为旋转电极法，通过电极高速旋转产生的离心力将熔融~的金属甩出成金属液滴，冷却后形成球形钛合金粉末，旋转电极法制备的钛合金粉末，粉末平均粒径较大。等离子雾化法是一种利用等离子热源雾化金属制备球形钛合金粉末的方法，其通过高温的等离子体加热钛合金丝材，使其蒸发成金属蒸汽，随后冷却成球形钛合金粉末，其细粉收得率较高。通过以上方法制备的球形钛合金粉末中约有20% 30%（粒度﹤50μ~

m）可用于3D打印，而生产出的70%以上的粉末，其粒度在50 300μm区间，被称为粗粉，不能~

用于3D打印。最终，这部分粗粉形成库存，积压下来，成为3D打印钛合金粉末生产企业急需解决的问题。

发明内容[0004] 为了解决上述问题，本发明提供一种低温研磨球形钛合金粉末的方法。是通过低温破碎和球磨3D打印球形钛合金粗粉，制备出可用于3D打印近球形钛合金细粉。[0005] 为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：一种低温研磨球形钛合金粉末的方法，包括如下步骤：

步骤1：低温破碎；将钛合金粗粉装破碎机罐中，通入液氮将粉末冷却，在惰性气体保护气氛下，破碎钛合金粉末；

步骤2：筛分处理：将破碎的钛合金粉末，通过筛粉机，筛出﹤50μm的细粉。

[0006] 步骤3：球形化；将筛出的钛合金细粉，放入球磨罐中，通入液氮将粉末冷却，在惰性气体保护气氛下，球磨钛合金细粉，制备出近球形钛合金粉末。[0007] 步骤4：筛分处理；将球磨的钛合金粉末，通过筛粉机，筛出﹤50μm的细粉。[0008] 进一步地，所述的低温研磨球形钛合金粉末的方法，所述步骤1）中低温破碎具体如下：将粒度大于50μm的球形钛合金粗粉，装入破碎机钢罐中，并将液氮注入钢罐中，直至o钛合金粉末温度低于?100C，装入破碎盘，密封钢罐，将钢罐抽真空，通入惰性气体，破碎钛合金粉末。

[0009] 进一步地，所述的低温研磨球形钛合金粉末的方法，所述步骤1）中钛合金粉末是Ti?6Al?4、Ti?10?2Fe?3Al、Ti?5Al?5?5Mo?3Cr?1Zr、Ti?15Mo,Ti?5Al?2.5Fe等钛合金中的任一种。[0010] 进一步地，所述的低温研磨球形钛合金粉末的方法，所述步骤1）中破碎温度区间o o为?100C至?200C。

[0011] 进一步地，所述的低温研磨球形钛合金粉末的方法，所述步骤1）中碎机罐材质为高锰钢。[0012] 进一步地，所述的低温研磨球形钛合金粉末的方法，所述步骤1）中惰性气体为氩气或氦气。[0013] 进一步地，所述的低温研磨球形钛合金粉末的方法，所述步骤2）中筛分处理具体如下：将破碎钛合金粉末，装入筛粉机通过300目不锈钢筛，筛出﹤50μm的细粉。[0014] 进一步地，所述的低温研磨球形钛合金粉末的方法，所述步骤3）中球形化具体如下：将﹤50μm粒径的破碎钛合金粉末，放入行星式球磨机不锈钢罐中，按球料比2:1比例装入o不锈钢球，将液氮注入不锈钢罐中，直至钛合金粉末温度低于?50C，通入惰性气体，密封不锈钢罐，球磨钛合金粉末。

[0015] 进一步地，所述的低温研磨球形钛合金粉末的方法，所述步骤3）中不锈钢球直径25?32mm之间。

[0016] 进一步地，所述的低温研磨球形钛合金粉末的方法，所述步骤3）中球磨温度区间o o为0C至?100C。

[0017] 进一步地，所述的低温研磨球形钛合金粉末的方法，所述步骤3）中惰性气体为氩气或氦气。[0018] 进一步地，所述的低温研磨球形钛合金粉末的方法，所述步骤3）中球磨速度200?400rpm，球磨时间2?8小时。

[0019] 进一步地，所述的低温研磨球形钛合金粉末的方法，所述步骤4）中筛分处理具体如下：将球磨钛合金粉末，装入筛粉机通过300目不锈钢筛，筛出﹤50μm的细粉。[0020] 本发明的有益效果为：本发明低温破碎，可有效破碎球形钛合金粗粉，降低粉末尺寸，并经过低温球磨可球形化破碎的粉末，最终制备出可用于3D打印的近球形钛合金粉末。本发明制备的钛合金粉末具有杂质含量低、球形度高、工艺简单，成本低等优点。

附图说明[0021] 图1为实施例1中的低温研磨球形Ti?6Al?4粉末；实施方式

实施例

[0022] 一种低温研磨球形钛合金粉末的方法，包括如下步骤：步骤1：将400克粒径大于50μm的球形Ti?6Al?4粗粉，装入破碎机钢罐中，并将液o

氮分3次注入钢罐中，钛合金粉末温度达到?110C，装入破碎盘，密封钢罐，将钢罐抽真空至?2

1×10 Pa，通入氩气，在频率20hz条件下，破碎1个小时，制备出破碎的Ti?6Al?4粉末。

[0023] 步骤2：将破碎的Ti?6Al?4粉末，装入筛粉机，震荡20分钟，筛出﹤50μm的细粉。[0024] 步骤3：将100克筛出的Ti?6Al?4粉末，放入行星式球磨机不锈钢罐中，按球料比2:1比例装入直径25mm的不锈钢球，将液氮注入不锈钢罐中，直至Ti?6Al?4粉末温度达到?o

55C，通入氩气，密封不锈钢罐，球磨Ti?6Al?4粉末，球磨速度400rpm，球磨时间2小时。

[0025] 步骤4：将球磨的Ti?6Al?4粉末，装入筛粉机，震荡30分钟，筛出﹤50μm的细粉。[0026] 本实施例制备的Ti?6Al?4粉末，氧含量为0.15wt％，球形率高。[0027] 实施例2一种低温研磨球形钛合金粉末的方法，包括如下步骤：

步骤1：将400克粒径大于100μm的球形Ti?10?2Fe?3Al粗粉，装入破碎机钢罐中，o

并将液氮分3次注入钢罐中，钛合金粉末温度达到?100C，装入破碎盘，密封钢罐，将钢罐抽?2

真空至1×10 Pa，通入氩气，在频率20hz条件下，破碎2个小时，制备出破碎的Ti?10?2Fe?

3Al粉末。

[0028] 步骤2：将破碎的Ti?10?2Fe?3Al粉末，装入筛粉机，震荡20分钟，筛出﹤50μm的细粉。[0029] 步骤3：将100克筛出的Ti?10?2Fe?3Al粉末，放入行星式球磨机不锈钢罐中，按球料比2:1比例装入直径25mm的不锈钢球，将液氮注入不锈钢罐中，直至Ti?10?2Fe?3Al粉末o温度达到?50C，通入氩气，密封不锈钢罐，球磨Ti?10?2Fe?3Al粉末，球磨速度400rpm，球磨时间4小时。

[0030] 步骤4：将球磨的Ti?10?2Fe?3Al粉末，装入筛粉机，震荡30分钟，筛出﹤50μm的细粉。[0031] 本实施例制备的Ti?10?2Fe?3Al粉末，氧含量为0.20wt％，球形率高。[0032] 实施例3一种低温研磨球形钛合金粉末的方法，包括如下步骤：

步骤1：将400克粒径大于50μm的球形Ti?5Al?5?5Mo?3Cr?1Zr粗粉，装入破碎机钢o

罐中，并将液氮分3次注入钢罐中，钛合金粉末温度达到?100C，装入破碎盘，密封钢罐，将?2

钢罐抽真空至1×10 Pa，通入氩气，在频率20hz条件下，破碎1个小时，制备出破碎的Ti?

5Al?5?5Mo?3Cr?1Zr粉末。

[0033] 步骤2：将破碎的Ti?5Al?5?5Mo?3Cr?1Zr粉末，装入筛粉机，震荡20分钟，筛出﹤50μm的细粉。[0034] 步骤3：将100克筛出的Ti?5Al?5?5Mo?3Cr?1Zr粉末，放入行星式球磨机不锈钢罐中，按球料比2:1比例装入直径30mm的不锈钢球，将液氮注入不锈钢罐中，直至Ti?5Al?5?o5Mo?3Cr?1Zr粉末温度达到?50 C，通入氩气，密封不锈钢罐，球磨Ti?5Al?5?5Mo?3Cr?1Zr粉末，球磨速度200rpm，球磨时间8小时。

[0035] 步骤4：将球磨的Ti?5Al?5?5Mo?3Cr?1Zr粉末，装入筛粉机，震荡30分钟，筛出﹤50μm的细粉。[0036] 本实施例制备的Ti?5Al?5?5Mo?3Cr?1Zr粉末，氧含量为0.14wt％，球形率高。[0037] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的思想，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。