本发明涉及一种合金粗粉回收制粉的方法,属于合金粗粉的低成本回收及再制粉。
背景技术:
1、激光和电子束增材制造(3d打印)是短流程和近净成形制造复杂结构钛合金零部件的重要手段,也是实现钛合金零部件低成本化的关键技术。激光粉末床法3d打印使用的球形钛合金粉末粒度在15~53μm,电子束3d打印使用的球形钛合金粉末粒度在53~150μm。因此,企业在生产激光和电子束3d打印用球形钛合金粉末的过程,会产生约40%~50%比例的粗粉副产品,不能再用于激光或者电子束3d打印,造成粗粉副产品的库存积压。
2、钛合金粗粉副产品,具有低成本、成分高度均匀、高纯净度,以及显微组织均匀细小的突出优势。球形钛合金粗粉末的氧含量比细粉末的更低,通常低于0.09wt%。与3d打印用球形钛合金细粉末相比,粉末生产企业对钛合金粗粉副产品的利润期望值较低,成本更低。这些球形钛合金粗粉副产品,即不能用于激光或者电子束3d打印,基本处于库存积压的状态。因此,如何开发和再利用这些粗粉副产品,制造出高品质和低成本的钛合金零部件,具有重要的经济效益和工程应用价值。
技术实现思路
1、本发明为了解决上述技术问题,提供一种合金粗粉回收制粉的方法。
2、本发明的技术方案:
3、本发明的目的之一是提供一种合金粗粉回收制粉的方法,该方法包括以下步骤:
4、(1)合金粉末制备后,将粉末进行筛分,精确分级至15-53μm、53-106μm、106-150μm三种粒度粉末,剩余粉末粒度为150μm-1mm的合金粗粉;
5、(2)合金粉末制备后残留在水冷铜坩埚内壁的合金凝壳,通过打磨的方式去除其表面氧化皮;
6、(3)将打磨后的合金凝壳采用线切割等方式切成小块状,备用;
7、(4)按照待制得合金粉末的元素成分配比,称取合金粗粉、合金凝壳和高纯单质金属、纯钛包套,备用;
8、(5)将(4)称取的各原料分别装入纯钛包套内并置于水冷铜坩埚中,在纯钛包套中将合金粗粉、合金凝壳、高纯单质金属的混合物自然平铺包套内部;
9、(6)熔炼,并将合金熔体搅拌均匀;
10、(7)利用高纯氩气雾化制粉,得到合金全粉。
11、进一步限定,(4)中合金粗粉和合金凝壳的质量之和为待制得合金全粉总质量的60%~64%。。
12、进一步限定,(4)中高纯单质金属的纯度为99.9%。
13、进一步限定,(6)中熔炼为将(5)放入水冷铜坩埚内,将熔炼室开启真空泵,使真空度达到1pa。
14、进一步限定,(6)中熔炼室及雾化舱<150pa/h。
15、进一步限定,(6)中熔炼中熔体温度为1750-1800℃、保温3min。
16、进一步限定,(7)中雾化制粉为开启风机系统,雾化舱压力达到80~90kpa。
17、进一步限定,(7)中雾化制粉为高纯氩气雾化,氩气雾化压力为4±0.5mpa。
18、进一步限定,(7)中雾化制粉为高纯氩气,氩气纯度为99.999%。
19、本发明的目的之二是提供一种上述方法得到的钛铝合金粉末,具体的该钛铝合金粉末由以下元素含量配比组成:al 30~35wt%,cr 2~3wt%,nb 4~5wt%,mo 1~2wt%,v0.5~1wt%,余量为ti。
20、进一步限定,该钛铝合金粉末的其粒度范围为1μm-1mm。
21、进一步限定,该钛铝合金粉末的氧含量为≤0.09wt%。
22、本发明与现有技术相比具有以下有益效果:
23、(1)本发明以金粗粉和合金凝壳及高纯单质金属粉末为原料进行重熔制粉,代替钛锭熔炼制粉,可在原材料成本投入上降低约95%,大幅度降低钛铝合金粉末制备的原材料成本,并减少废粉库存。
24、(2)本发明通过水冷铜坩埚真空悬浮熔炼气雾化制粉方法制备合金粉末,由于元素在熔炼过程中存在低熔点金属烧损现象,本发明在配料时将易烧损的金属元素,按其烧损量增加相应的纯金属含量,进一步控制合金粉末化学成分,规避了因元素烧损导致合金粉末成分不符合标准化学成分。
25、(3)本发明利用水冷铜坩埚真空悬浮熔炼气雾化技术制粉,具体的将合金熔体搅拌均匀后,利用高纯氩气雾化制粉,使制备的合金粉末成分均匀,球形度、氧含量、流动性等粉末性能均满足航空航天领域所需钛铝合金零部件的使用要求,实现了粗粉的循环利用。
1.一种合金粗粉回收制粉的方法,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的合金粗粉回收制粉的方法,其特征在于,(4)中合金粗粉和合金凝壳的质量之和为待制得合金全粉总质量的60%~64%。
3.根据权利要求1所述的合金粗粉回收制粉的方法,其特征在于,(4)中高纯单质金属的纯度为≥99.9%。
4.根据权利要求1所述的合金粗粉回收制粉的方法,其特征在于,(6)中熔炼为将熔炼室开启真空泵,使真空度达到1pa;熔炼室及雾化舱<150pa/h。
5.根据权利要求1所述的合金粗粉回收制粉的方法,其特征在于,(6)中熔体温度达到1750~1800℃,保温3min。
6.根据权利要求1所述的合金粗粉回收制粉的方法,其特征在于,(7)中雾化制粉为开启风机系统,雾化舱压力达到80~90kpa;高纯氩气,氩气纯度99.999%,雾化压力为4±0.5mpa。。
7.一种权利要求1~7任一项所述的方法得到的钛铝合金粉末,其特征在于,由以下元素含量配比组成:al30~35wt%,cr2~3wt%,nb4~5wt%,mo1~2wt%,v0.5~1wt%,余量为ti。
8.根据权利要求8所述的钛铝合金粉末,其特征在于,该粉末的其粒度范围为1μm-1mm。
9.根据权利要求8所述的钛铝合金粉末,其特征在于,氧含量为≤0.09wt%。
