发布日期：2022-8-14 6:52:36
当前，以航空航天为代表的高端装备领域对耐高温金属材料制造及应用有着巨大的需求，且航空航天等高端装备面临严酷的力 / 热载荷条件与重量约束，对设计和选材都提出了更高的要求。高温钛合金以其优异的热强性、较高的比强度和良好的综合性能，成为航空航天、船舶等领域首选的新一代耐高温高性能结构材料。
与镍基、钴基高温合金相比，钛合金仍是一种不易锻造加工的金属材料。由于高温钛合金工艺性能的特殊性以及相对较高的材料成本，在制造较复杂形状和薄壁异型构件时，使用传统工艺制造存在制造周期长、材料利用率低、制造成本较高等问题，亟待开发新的成形制造工艺。近年来，随着增材制造技术（3D 打印）的迅速发展，激光增材制造技术已成为钛合金材料快速低成本制造的重要途径。
开发制造周期短、综合成本低的高温钛合金激光增材成形制造工艺是当前高端装备领域的迫切需求。
为了解决上述问题，更好地满足航空航天领域对高性能结构材料的需求，国内众多钛合金材料生产厂家，开始探索3D打印钛材料的新模式，基于常规钛合金牌号的不同性能及应用，科辉钛业结合相关资料，将常用于3D打印钛板、钛棒、钛管、钛锻件等钛合金材料的钛合金牌号，整理如下：
1、TC4钛合金（Ti-6Al-4V）是较早研制成功的高性能钛合金材料，可在 400 ℃以下工作。随着对钛合金性能需求的不断提高，又相继研发出使用温度 500 ℃、600 ℃、650 ～ 700℃的钛合金牌号，如TA15、TC11、Ti-55 及 Ti60 等。
2、TA15钛合金名义成分为 Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V，对应俄罗斯牌号为 BT20，属于高 Al 当量的近 α 型钛合金，既具有 α 型钛合金良好的热强性和可焊性，又具有接近于 α+β 型钛合金的工艺塑性，是一种具有中等强度兼具良好热稳定性和焊接性能良好的钛合金，比 TC4钛合金有更高的室温、高温强度和更优异的焊接性能，长时间（3000 h）工作温度可达 500 ℃，450℃下工作时，寿命可达 6000 h，瞬时（不超过 5 min）工作温度可达 800 ℃。主要应用在发动机的各种叶片、机匣，飞机的各种钣金件、梁、接头、大型壁板和焊接承力框等，采用激光沉积增材制造技术制备的 TA15 材料的拉伸性能数据见表 1。
3、TC11 钛合金名义成分为 Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si，相近俄罗斯牌号为BT9，是我国航空航天领域应用较广的高温钛合金，是一种综合性能良好的α+β 马氏体型热强钛合金，具有良好的室温抗拉强度和屈服强度，在 500℃以下具有优异的热强性能和良好的热加工工艺性能，可以进行焊接和各种方式的机加工。制件的使用工作条件为 ：
在退火状态下可用于 500℃以下 500 h和 550 ℃ 以 下 100 h, 以 及 450 ℃ 以 下1000 h ；在强化处理状态下可用于 500℃以下 100 h 工作的零件和在 700℃以下一次性工作的零件。该合金对热盐应力腐蚀存在着一定的敏感性。主要应用于航空发动机压气机的零部件，如叶片、盘件、鼓筒和轴类等，也可用于制造飞机结构件，采用激光沉积增材制造技术制备的TC11 材料的拉伸性能数据见表 2。
Ti60 钛合金是中国科学院金属研究所研制的一种具有自主知识产权的新型耐 600 ℃以上的高温钛合金（Ti60），是一种 Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Ta-Nb-Si 八元系钛合金。长时间工作温度可达 600 ℃，其室温、高温强度虽高，但其常温塑性较低。
随着增材制造技术的不断成熟和推广，激光沉积增材制造的高性能钛合金材料以其良好的综合性能，特别是优异的比强度、塑韧性和高温性能，具有巨大的市场应用前景，有望广泛推广应用于航空航天飞行器，以及舰船、能源和化工等各个工业领域。鑫精合将以先进技术为引领，携手国内优势技术力量，继续推动增材制造等先进制造技术的发展应用，为我国关键重点装备和高端制造领域提供更强有力的技术支撑。
tag标签:3D打印钛合金