3D打印用钛合金粉末制备技术分析

doi: 10.12052/gdutxb.180114

3D打印用钛合金粉末制备技术分析

唐超兰1，张伟祥1，陈志茹2，周德敬2，李龙2，楚瑞坤3（1. 广东工业大学　机电工程学院，广东　广州 510006；2. 银邦金属复合材料股份有限公司，江苏　无锡 214145；

3. 飞而康快速制造科技有限责任公司，江苏　无锡 214145）

摘要: 钛合金是3D打印中使用最广泛的金属材料, 具有密度小、比强度高、耐热性好、耐蚀性优异、生物相容性好等优点. 不同于传统制造技术, 3D打印技术对粉末材料有着极高的要求, 粉末的质量会直接影响3D打印零件的性能.

本文从粉末性能入手, 阐述了杂质含量、流动性、松装密度等因素对3D打印过程的影响; 然后综述了氢化脱氢法、气体雾化法、离心雾化法、等离子雾化法等钛合金粉末制备技术的原理和优缺点; 最后结合国内外研究现状, 对改善钛合金粉末的方法进行探讨.

关键词: 钛合金；粉末性能；制备技术；优化方法

中图分类号: TF123.23 文献标志码: A 文章编号: 1007–7162(2019)03–0091–08

Simple Descriptions of Preparation Technology of Titanium Alloy

Powder for 3D Printing

Tang Chao-lan1, Zhang Wei-xiang1, Chen Zhi-ru2, Zhou De-jing2, Li Long2, Chu Rui-kun3

(1. School of Electromechanical Engineering, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China;

2. Yinbang Glad Material Co. Ltd., Wuxi 214145, China;

3. Falcon Fast Manufacturing Technology Co. Ltd., Wuxi 214145, China)

Abstract: Titanium alloy is the most widely used metal material in 3D printing, which has the advantages of low density, high specific strength, good heat resistance, excellent corrosion resistance and good biocompatibility.

Different from the traditional manufacturing technology, 3D printing technology has a very high demand for powder materials, and the quality of powder will directly affect the performance of 3D printing components. The influence of impurity content, fluidity and bulk density in the 3D printing process is described. Then the principle, advantages and disadvantages of hydrogenation and dehydrogenation, gas atomization, centrifugal atomization and plasma atomization are reviewed. Finally, according to the present research situation at home and abroad, methods of improving titanium alloy powder are discussed.

Key words: titanium alloy; powder properties; preparation technology; optimization method

3D打印技术又被称为“快速成形技术”“增材制造技术”，是20世纪80年代发展起来的一种先进制造技术[1]. 该技术采用离散−堆积的思想，将设计好的三维零件模型按照一定厚度离散成二维层状切片，由激光或电子束沿特定轨迹扫描加工层状切片，逐层增加材料完成整个三维零件的制造[2-3]. 相比传统制造技术，3D打印技术无需复杂的工艺、大型的加工设备，便可完成复杂结构零部件的加工，有效地节约了原材料、简化了生产工序、缩短了设计制造时间、降低了制造成本和风险[4-5]. 目前，3D打印的常用材料主要有高分子材料(树脂、塑料、橡胶等)、金属材料(铝合金、钛合金、不锈钢等)和非金属材料(陶瓷、石膏、纸张等)[6-7]，其中高分子材料和非金属材料3D打印技术起步较早、研究较多，技术相对成熟，而金属材料3D打印技术起步较晚，仍具备巨大的发展潜力. 有专家预测，金属材料3D打印技术未来将会逐渐占据整个快速成形制造领域的主导地位[8].

钛合金是3D打印中最常用的金属材料，具有密

第 36 卷 第 3 期广东工业大学学报Vol. 36 No. 3 2019 年 5 月Journal of Guangdong University of Technology May 2019

收稿日期：2018-08-31

基金项目：科技部国家重点研发计划项目(2017YFB0305802)；江苏省金属层状复合材料重点实验室资助项目(BM2014006)

作者简介：唐超兰(1969−)，女，教授，主要研究方向为金属材料的压力加工.