D打印中的金属材料钛合金.ppt

《D打印中的金属材料钛合金.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《D打印中的金属材料钛合金.ppt（18页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、3D 打印中的金属材料打印中的金属材料班级：机械七班学号：姓名：姚旭红3D打印的概念金属粉末之钛合金钛合金的特性3D打印钛合金的应用此处添加目录标题12345 1.3D打印的概念 3D打印，即快速成型你技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印通常是采用数字技术材料打印来是实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。在3d打印中金属粉末打印成型一般采用粉末烧结成型技术，利用红外激光器对各种金属材料，如模具钢、钛合金、铝合金以及CoCrMo合金、

2、铁镍合金等粉末材料直接烧结成型。钛合金因具有强度高、耐腐蚀好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。本次我们只选用钛合金对其特性，应用等进行分析。2.金属粉末之钛合金钛合金根据它们对钛合金根据它们对相变温度相变温度的影响可分为三类：第一类是钛合金我国也称TA。它是相固溶体组成的单相合金，不论是在一般温度下还是在较高的实际应用温度下，均是相，组织稳定，耐磨性高于纯钛，抗氧化能力强。在500600的温度下，仍保持其强度和抗蠕变性能，但不能进行热处理强化，室温强度不高。第二类是钛合金也即TB。它是相固溶体组成的单相合金，未热处理即具有较高的强度，淬火、时效后合金得到进一步强化，室温强度可达137216

3、66 MPa；但热稳定性较差，不宜在高温下使用。第三类是+钛合金也称TC。它是双相合金，具有良好的综合性能，组织稳定性好，有良好的韧性、塑性和高温变形性能，能较好地进行热压力加工，能进行淬火、时效使合金强化。热处理后的强度约比退火状态提高50%100%；高温强度高，可在400500的温度下长期工作，其热稳定性次于钛合金。3.钛合金的特性 钛的性能与所含碳、氮、氢、氧等杂质含量有关，最纯的碘化钛杂质含量不超过0.1%，但其强度低、塑性高。99.5%工业纯钛的性能为：密度=4.5g/立方厘米，熔点为1725，导热系数=15.24W/(m.K)，抗拉强度b=539MPa，伸长率=25%，断面收缩率=

4、25%，弹性模量E=1.078105MPa，硬度HB195。强度高：钛合金的密度一般在4.51g/立方厘米左右，仅为钢的60%，纯钛的密度才接近普通钢的密度，一些高强度钛合金超过了许多合金结构钢的强度。因此钛合金的比强度(强度/密度)远大于其他金属结构材料，见表7-1，可制出单位强度高、刚性好、质轻的零部件。飞机的发动机构件、骨架、蒙皮、紧固件及起落架等都使用钛合金。热强度高：使用温度比铝合金高几百度，在中等温度下仍能保持所要求的强度,可在450500的温度下长期工作这两类钛合金在150500范围内仍有很高的比强度，而铝合金在150时比强度明显下降。钛合金的工作温度可达500，铝合金则在200

5、以下。抗腐蚀好：钛合金在潮湿的大气和海水介质中工作，其抗蚀性远优于不锈钢；对点蚀、酸蚀、应力腐蚀的抵抗力特别强；对碱、氯化物、氯的有机物品、硝酸、硫酸等有优良的抗腐蚀能力。但钛对具有还原性氧及铬盐介质的抗蚀性差。化学活性大：钛的化学活性大，与大气中O、N、H、CO、CO2、水蒸气、氨气等产生强烈的化学反应。含碳量大于0.2%时，会在钛合金中形成硬质TiC；温度较高时，与N作用也会形成TiN硬质表层；在600以上时，钛吸收氧形成硬度很高的硬化层；氢含量上升，也会形成脆化层。吸收气体而产生的硬脆表层深度可达0.10.15 mm，硬化程度为20%30%。钛的化学亲和性也大，易与摩擦表面产生粘附现象。

6、低温性能好：钛合金在低温和超低温下，仍能保持其力学性能。低温性能好，间隙元素极低的钛合金，如TA7，在-253下还能保持一定的塑性。因此，钛合金也是一种重要的低温结构材料。钛的导热弹性小：导热系数=15.24W/（m.K）约为镍的1/4，铁的1/5，铝的1/14，而各种钛合金的导热系数比钛的导热系数约下降50%。钛合金的弹性模量约为钢的1/2，故其刚性差、易变形，不宜制作细长杆和薄壁件，切削时加工表面的回弹量很大，约为不锈钢的23倍，造成道具后刀面的剧烈摩擦、粘附、粘结磨损。4.3D打印钛合金的应用 钛合金具有强度高而密度又小，机械性能好，韧性和抗蚀性能很好。另外，钛合金的工艺性能差，切削加工

7、困难，在热加工中，非常容易吸收氢氧氮碳等杂质。还有抗磨性差，生产工艺复杂。钛的工业化生产是1948年开始的。航空工业发展的需要，使钛工业以平均每年约 8%的增长速度发展。世界钛合金加工材年产量已达4万余吨,钛合金牌号近30种。使用最广泛的钛合金是Ti-6Al-4V(TC4),Ti-5Al-2.5Sn(TA7)和工业纯钛（TA1、TA2和TA3）。钛合金是广泛地运用于航空航天技术领域的高性能材料，其重量轻、强度高、韧性好、耐腐蚀是其最显著的特点。钛合金广泛地应用于医疗器械、化工设备、军工及运动器材等领域。3D打印钛合金涡轮、齿轮、骨架等实物可以构造复杂的几何形状，并直接使用。激光钛合金成形技术则

8、完全解决了这一系列难题，由于采用叠加技术，它节约了90%十分昂贵的原材料，加之不需要制造专用的模具，原本相当于材料成本12倍的加工费用现在只需要原来的10%。加工1吨重量的钛合金复杂结构件，粗略估计，传统工艺的成本大约是2500万元，而激光3D焊接快速成型技术的成本仅130万元左右，其成本仅是传统工艺的5%更重要的是，许多复杂结构的钛合金构建可以通过3D打印的方式一体成型，不仅节省了工时，还大大提高了材料强度。F-22的钛合金锻件如果使用中国的3D打印技术制造，在强度相当的情况下，重量最多可以减少40%。3D打印在军事的应用：图为中国钛合金3D打印机制造的大型承力零件，在航空领域，中国激光钛合

9、金成形技术已经得到了广泛的应用。在中航成飞和沈飞的下一代战斗机的设计研发中，激光钛合金成形技术已经得到了广泛运用。通过这一技术，正在研制的两型第五代战斗机歼-20和歼-31采用钛合金的主体结构，成功降低了飞机的结构重量，提高了战机的推重比。3D打印在医疗的应用：左图为3D打印机制造出钛合金骨骼北医三院的骨科医生为近40位患者用上了3D打印机制造的钛合金骨骼。左图为：3D打印技术打印一截钛合金胸椎浙江大学附属第一医院骨科通过3D打印技术，给21岁的小王打印了一段胸椎，用来替换她那被肿瘤蛀空的两节胸椎，让原本不稳定的脊柱重新“站”起来。这个3D打印出的胸椎呈网状结构，上下两端各有两枚螺丝钉，选用的材料是钛合金（将钛合金粉末装入3D打印机里，然后打印出来一次成型）。3D打印在工业的应用：3D打印在艺术品方面：