南極熊了解到，2020年3月，中國(guó)航天科工集團(tuán)第三研究院下屬專業(yè)從事高端鈦合金產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)基地——航天海鷹(哈爾濱)鈦業(yè)有限公司(以下簡(jiǎn)稱海鷹哈鈦)完成了TA32高溫鈦合金粉末研制和TA32粉末的激光選區(qū)熔化成形(SLM)參數(shù)優(yōu)化工作，進(jìn)一步促進(jìn)了我國(guó)高溫鈦合金增材制造技術(shù)發(fā)展。

近年來(lái)，隨著航空航天事業(yè)的迅猛發(fā)展，特別是航空發(fā)動(dòng)機(jī)、高超聲速飛行器的發(fā)展，對(duì)鈦合金材料的需求量也在急劇增加。為了進(jìn)一步減輕重量、提高飛行器的推重比，鈦合金被越來(lái)越多地應(yīng)用到航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)輪盤、葉片、整體葉盤、機(jī)匣和轉(zhuǎn)子，以及導(dǎo)彈舵翼骨架、艙體、發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道等零件的制造中。航空航天飛行器性能的不斷提升對(duì)鈦合金的使用溫度提出了更高的要求，對(duì)高溫鈦合金的研發(fā)迫在眉睫。

TA32鈦合金，其名義成分為Ti-5.5Al-3.5Sn-3Zr-1Mo-0.5Nb-0.7Ta-0.3Si，是我國(guó)*新研制的一種新型近α型鈦合金，該材料在550℃高溫下仍具有良好的蠕變與持久性能，有望代替部分鋼或鎳基高溫合金材料。短時(shí)服役溫度可達(dá)600℃，具有良好的拉伸、疲勞和蠕變等綜合力學(xué)性能。海鷹哈鈦公司針對(duì)TA32鈦合金系統(tǒng)性地開(kāi)展了粉末制備技術(shù)和激光選區(qū)熔化成形技術(shù)研究工作。

增材制造TA32鈦合金粉末研制

海鷹哈鈦公司采用水冷銅坩堝真空感應(yīng)熔煉氣霧化制粉技術(shù)完成TA32鈦合金粉末研制，原理是采用電磁感應(yīng)加熱作用實(shí)現(xiàn)水冷銅坩堝內(nèi)鈦合金棒材的熔煉，通過(guò)底注的方式使熔化的金屬液進(jìn)入導(dǎo)流管形成穩(wěn)定細(xì)小的液流，當(dāng)合金液流通過(guò)導(dǎo)流嘴流經(jīng)霧化噴嘴時(shí)，被霧化噴嘴產(chǎn)生的高速氣流擊碎并凝固形成微細(xì)粉末顆粒，具有生產(chǎn)效率高、細(xì)粉收得率高等優(yōu)點(diǎn)。

經(jīng)檢測(cè)，采用該技術(shù)生產(chǎn)的TA32鈦合金粉末具有高純凈度、高球形度、高流動(dòng)性、高松裝密度等優(yōu)異性能。對(duì)15-53μm粒徑范圍的TA32進(jìn)行各項(xiàng)性能檢驗(yàn)，粉末氧含量1000ppm、氮含量190ppm、氫含量50ppm，各種雜質(zhì)元素含量遠(yuǎn)低于GB/T3620.1-2016標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)要求。對(duì)粉末物理性能進(jìn)行了測(cè)試，TA32粉末中值粒徑d50為36μm、松裝密度為2.4g/cm3、霍爾流速為45s/50g，各項(xiàng)性能指標(biāo)滿足金屬3D打印工藝要求。

TA32鈦合金粉末激光選區(qū)熔化成形性能

通過(guò)控制激光能量密度對(duì)TA32鈦合金粉末進(jìn)行了不同工藝參數(shù)下的激光選區(qū)熔化3D打印成形試驗(yàn)，金相檢測(cè)結(jié)果表明TA32粉末激光選區(qū)熔化成形試件的晶粒尺寸較為細(xì)小，無(wú)明顯的裂紋、孔洞等缺陷。進(jìn)一步對(duì)試件進(jìn)行力學(xué)性能檢測(cè)，結(jié)果顯示試樣室溫抗拉強(qiáng)度和延伸率達(dá)到1200MPa和8%。試件在500℃、550℃和600℃高溫抗拉強(qiáng)度達(dá)到867MPa、819MPa和712MPa；塑性值達(dá)到14.4%、15.9%和17.0%，具有優(yōu)異的力學(xué)性能。

航天海鷹(哈爾濱)鈦業(yè)有限公司成立于2013年，是中國(guó)航天科工集團(tuán)第三研究院下屬專業(yè)從事高端鈦合金產(chǎn)品研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、服務(wù)的鈦產(chǎn)業(yè)基地。公司主營(yíng)業(yè)務(wù)包括鈦合金精密鑄造、鈦合金塑性成型、鈦合金粉末制備與3D打印、系統(tǒng)集成及加工等。公司自2018年起持續(xù)開(kāi)展了大量的TA32高溫鈦合金粉末增材制造技術(shù)研究工作，采用激光選區(qū)熔化成形技術(shù)進(jìn)行高溫鈦合金零部件的快速研制，具有提高材料力學(xué)性能、節(jié)省模具成本和加工周期、提高材料利用率等優(yōu)勢(shì)，相關(guān)研究成果預(yù)期在航空航天、艦船和化工領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，能夠進(jìn)一步促進(jìn)高溫鈦合金材料增材制造技術(shù)的推廣應(yīng)用。