增材制(zhi)造(zao)用(yong)钛合(he)金(jin)粉末的研(yan)究现(xian)状(zhuang)

1、钛合(he)金(jin)增(zeng)材(cai)制造(zao)技术(shu)

增(zeng)材(cai)制造(zao)（Additive Manufacturing, AM）也称(cheng)3D打(da)印，是(shi)融合(he)了计(ji)算机(ji)辅助设计(ji)、材料(liao)加(jia)工与(yu)成型(xing)技(ji)术(shu)，以数字(zi)模(mo)型(xing)文件为基(ji)础，通过(guo)软件与数控(kong)系(xi)统(tong)将专用(yong)金(jin)属(shu)材(cai)料(liao)、非金 属(shu)材(cai)料及(ji)医(yi)用生物(wu)材料，按挤(ji)压(ya)、烧(shao)结、熔(rong)融(rong)、光固(gu)化、喷射(she)等(deng)方(fang)式(shi)逐层(ceng)堆(dui)积(ji)[1-3]，制(zhi)造(zao)出(chu)实体(ti)物品(pin)的(de)制(zhi)造技术。和(he)传(chuan)统(tong)的对(dui)原(yuan)材料(liao)去(qu)除-切(qie)削(xue)、组(zu)装的(de)加工模(mo)式(shi)不(bu)同，其(qi)是一种“自(zi)下而上(shang)”、通(tong)过材(cai)料(liao)累加的制造(zao)方(fang)法(fa)，是从(cong)无(wu)到有，这使得过去受(shou)传(chuan)统(tong)制造方式(shi)约(yue)束(shu)而(er)无法(fa)实(shi)现的复杂(za)结构件(jian)制(zhi)造变(bian)为(wei)可能[4-6]。

近二(er)十(shi)年(nian)来(lai)，AM技术(shu)取得(de)了(le)快速(su)发展(zhan)，“快(kuai)速成型”（Rapid Prototyping）、“三(san)维(wei)打(da)印”（3D Printing）、“实体自(zi)由制造(zao)”（Solid Free-form Fabrication）等各(ge)种叫法从(cong)不同侧面表(biao)达了(le)这一(yi)技术(shu)的(de)特点(dian)。基于(yu)不同的(de)分类(lei)原则和(he)理(li)解方(fang)式，其(qi)内涵(han)仍(reng)在(zai)不(bu)断深(shen)化，外延(yan)也在不断扩(kuo)展(zhan)。

钛(tai)合金(jin)激光快(kuai)速(su)成形(xing)技术（Laser Rapid Forming, LRF）是(shi)在快(kuai)速(su)原型(xing)技(ji)术(shu)和(he)大(da)功(gong)率(lv)激光(guang)熔覆(fu)技(ji)术基础(chu)上(shang)发(fa)展(zhan)起(qi)来(lai)的(de)一项(xiang)新(xin)型快(kuai)速制(zhi)造(zao)技(ji)术，于1995年在美(mei)国(guo)第(di)一(yi)次被提出， 其(qi)在零(ling)件(jian)缺(que)陷修复(fu)、钛合(he)金(jin)和高温合(he)金等(deng)难变形(xing)或(huo)复杂零件(jian)的近净(jing)成(cheng)形制(zhi)造中(zhong)得到(dao)了推(tui)广(guang)应用[7]。

钛(tai)合(he)金激光快(kuai)速成(cheng)形技(ji)术(shu)以钛合金粉(fen)末为(wei)原料(liao)，通过(guo)激光熔化(hua)/快速凝固(gu)逐(zhu)层沉积(ji)“生长制造(zao)”，由零件(jian)CAD模型一步完(wan)成全(quan)致(zhi)密、高性(xing)能钛(tai)合金(jin)结构件(jian)的(de)“近(jin)净(jing)成形(xing)制造”[8]。图1 为(wei)钛(tai)合(he)金(jin)激光(guang)成形(xing)系统(tong)示意图。其(qi)具(ju)有加工周期(qi)短、制造成(cheng)本(ben)低、柔(rou)性(xing)高、综(zong)合性能优(you)异(yi)等特点(dian)，有(you)望为航(hang)空航天领(ling)域(yu)的(de)一些制造(zao)技(ji)术(shu)难题(ti)提供新的解决(jue)途(tu)径(jing)[9]。

2、增(zeng)材(cai)制造对钛合金(jin)粉(fen)末的基本(ben)要(yao)求

就(jiu)激(ji)光(guang)选(xuan)区(qu)熔化(hua)技(ji)术来说，对钛合(he)金粉末的基本(ben)要求是(shi)在(zai)基板上(shang)均匀(yun)铺展(zhan)即可(ke)，但粉(fen)末的多(duo)项(xiang)指标(biao)会影响(xiang)最(zui)终(zhong)成形(xing)件(jian)性能(neng)，如外(wai)观(guan)质量(liang)、化学成(cheng)分(fen)、粒(li)度及粒度(du)分(fen)布(bu)、粒(li)形、流(liu)动(dong)性(xing)、比表(biao)面(mian)、松(song)装(zhuang)密(mi)度、纯(chun)净度和(he)空心粉(fen)含量(liang)等(deng)[10-12]。

1）外观(guan)质(zhi)量

钛(tai)合(he)金粉末外观应呈银灰(hui)色(se)，表面不应(ying)出现(xian)有明(ming)显氧(yang)化(hua)色的颗(ke)粒(li)，不应存在异(yi)物或(huo)团(tuan)聚(ju)体。

2）化(hua)学(xue)成(cheng)分(fen)

钛(tai)合金粉(fen)末化学(xue)成(cheng)分(fen)应(ying)符合(he)GB/T 3620.1-2016《钛及(ji)钛合金牌号(hao)和化学成分》的要(yao)求(qiu)，成分(fen)允许(xu)偏(pian)差(cha)应符(fu)合GB/T 3620.2-2007《钛(tai)及钛(tai)合金加(jia)工(gong)产品(pin)化学成分(fen)允许(xu)偏差》的(de)要求(qiu)。其他可(ke)选检验元(yuan)素包括Al、V、Sn、Mo、Cr、Mn、Zr、Ni、Cu、Si、Y。

3）粒(li)度及粒(li)度(du)分(fen)布(bu)

粉末(mo)粒(li)度(du)指(zhi)粉(fen)末颗粒的大小(xiao)，对(dui)粉(fen)末(mo)体(ti)而言(yan)，指(zhi)颗粒(li)的(de)平(ping)均(jun)大(da)小(xiao)。用于增(zeng)材制造(zao)的钛合(he)金(jin)粉末的粒度(du)应(ying)为(wei)正态(tai)分(fen)布，粒径(jing)范(fan)围(wei)为0～53μm。

4）粒形

粉(fen)末颗(ke)粒形(xing)貌应(ying)为球(qiu)形或(huo)近似(shi)球形。粉末(mo)的球形(xing)度不应小于(yu)0.9。

5）流动性(xing)

粉末的流动性指粉(fen)末(mo)通过(guo)一(yi)个(ge)限定(ding)孔(kong)的(de)性能(neng)，常用(yong)50g粉末通(tong)过(guo)一个(ge)限(xian)定孔(kong)所用(yong)的时(shi)间(jian)来表(biao)征(zheng)，其中安息角不应(ying)大于(yu)45°。霍尔流(liu)速即(ji)50g粉末通过(guo)标(biao)准(zhun)漏斗的(de)时(shi)间不应(ying)大于38s。

6）比表(biao)面(mian)

粉(fen)末的比表面(mian)指每克(ke)粉末具(ju)有(you)的总(zong)表(biao)面(mian)积，常用(yong)cm²/g或(huo)m²/g来(lai)表(biao)示。其与(yu)粉(fen)末(mo)的(de)颗(ke)粒(li)形状、颗(ke)粒大(da)小、粒度组(zu)成及松(song)装(zhuang)密度(du)等有密(mi)切关系(xi)，且相(xiang)互制(zhi)约。在(zai)其(qi)他(ta)条件一(yi)定(ding)的(de)情况下(xia)，粉末颗粒形状(zhuang)越复杂(za)，则粉末(mo)比表(biao)面(mian)越大，表面能(neng)越高(gao)。

7）松装(zhuang)密度(du)

松装密度不应低于1.9g/cm³，振实(shi)密度(du)不应低于2.3g/cm³，有(you)效(xiao)密(mi)度与理论密(mi)度(du)比值(zhi)不(bu)应(ying)低(di)于0.9。

8）纯(chun)净度

粉(fen)末中不(bu)应有(you)无(wu)机(ji)非金属夹(jia)杂(za)物、异(yi)质(zhi)金(jin)属颗粒(li)、污染物(wu)及其(qi)他(ta)可(ke)能对(dui)最终(zhong)的(de)激(ji)光选(xuan)区(qu)熔化钛(tai)合(he)金(jin)成(cheng)形(xing)件(jian)使用性(xing)能(neng)有害的(de)外(wai)来(lai)物质。

9）空(kong)心(xin)粉(fen)含(han)量

粉(fen)末中空心粉(fen)含(han)量(liang)不(bu)应(ying)大于2%。

3、增材制(zhi)造用钛(tai)合金(jin)粉末(mo)的制备(bei)方法(fa)及(ji)特(te)点(dian)

钛(tai)及(ji)钛(tai)合(he)金粉末(mo)不(bu)同(tong)于(yu)高(gao)温(wen)合(he)金、不(bu)锈(xiu)钢等(deng)常(chang)规金(jin)属(shu)粉(fen)末(mo)，具(ju)有极强(qiang)的(de)化(hua)学活性(xing)，在高(gao)温情况(kuang)下(xia)可以(yi)和(he)绝(jue)大(da)多数(shu)的(de)单质和(he)化(hua)合物(wu)发生反应(ying)，这(zhe)使(shi)得钛合金(jin)粉末的制(zhi)备(bei)工(gong)艺(yi)不(bu)同(tong)于(yu)常(chang)规金(jin)属(shu)粉末(mo)，对其制备(bei)提出了(le)极高的要(yao)求(qiu)，以保(bao)证(zheng)钛(tai)合金粉末的(de)高纯(chun)净(jing)度(du)和低含氧量。根据(ju)钛(tai)合金(jin)粉末制(zhi)备(bei)过程所涉及(ji)的物理(li)反(fan)应和(he)化学反(fan)应(ying)的特(te)点(dian)，适合(he)于钛合金(jin)增(zeng)材(cai)制(zhi)造用(yong)粉(fen)末(mo)的(de)主(zhu)要(yao)有(you)等(deng)离(li)子旋转(zhuan)电(dian)极(ji)法(plasma rotation electrode powder, PREP)、气体雾(wu)化(hua)法(gas atomization, GA)和氢化(hua)脱(tuo)氢(qing)法(hydrogenationdehydrogenization, HDH)。

3.1　等离(li)子旋转(zhuan)电(dian)极(ji)法(fa)

等离(li)子(zi)旋(xuan)转电(dian)极法(fa)(PREP)是离(li)心(xin)雾化法制取(qu)钛(tai)合(he)金粉(fen)末(mo)的(de)主(zhu)要(yao)方法(fa)之一[13-14]。先将钛(tai)合(he)金(jin)原(yuan)材料制备(bei)成(cheng)圆棒(bang)状(zhuang)，利用等(deng)离(li)子弧作为(wei)热(re)源持续(xu)熔(rong)化高速(su)旋(xuan)转的(de)钛及钛合(he)金棒料(liao)端面，在10000~20000r/min的(de)高速离(li)心力(li)作用下(xia)，将熔融(rong)的钛(tai)合金液(ye)滴甩(shuai)成滴(di)雾状，并在惰(duo)性(xing)气体(ti)（Ar或(huo)He）的(de)冷却(que)作用下(xia)快速凝(ning)固(gu)成(cheng)球状钛(tai)合金粉(fen)末(mo)，如图2 所示。采(cai)用(yong)该(gai) 工艺制(zhi)备(bei)的(de)钛(tai)合(he)金粉末(mo)的(de)颗粒(li)非常(chang)接近球形(xing)，粉末流(liu)动性好(hao)，间(jian)隙(xi)元素含(han)量与(yu)原材料(liao)接近。但受到转(zhuan)速的影响，等离(li)子旋转电极法(fa)只(zhi)能(neng)制备(bei)粒(li)度较大(da)的(de)钛合金粉末，且(qie)生(sheng)产效率低，生产成本高(gao)。

3.2　气体(ti)雾化(hua)法

气体(ti)雾(wu)化法（GA）[15]是以(yi)海绵钛或(huo)钛(tai)合(he)金(jin)为(wei)原(yuan)材料，采用高频(pin)感(gan)应(ying)线圈(quan)直接(jie)将钛合(he)金(jin)熔(rong)化(hua)，借(jie)助高(gao)速气流冲(chong)击钛合(he)金(jin)熔(rong)融液(ye)流(liu)，将气体动能转化(hua)为(wei)液体(ti)表面能(neng)，进(jin)而形(xing)成(cheng)细小(xiao)的(de)液滴(di)，最后冷凝(ning)为(wei)钛(tai)合金(jin)粉末的(de)工(gong)艺(yi)，如(ru)图(tu)3 所示。

由于采(cai)用(yong)感(gan)应(ying)加热的方式(shi)，避免(mian)了(le)钛(tai)合(he)金被(bei)坩(gan)埚污染(ran)的(de)机会，因此(ci)产(chan)品(pin)纯度(du)较高(gao)，且粉(fen)末(mo)呈(cheng)球形，其断面(mian)呈(cheng)现极(ji)冷凝固(gu)组织(zhi)，粉(fen)末晶(jing)粒(li)细(xi)。

发达(da)国家(jia)对采用(yong)气体雾(wu)化(hua)法(fa)制备(bei)钛(tai)合金(jin)粉(fen)末开(kai)展了(le)大量(liang)的研(yan)究(jiu)工(gong)作(zuo)。1985年，美(mei)国Crucible Materials Corporation发表(biao)了(le)采(cai)用(yong)水冷铜坩锅(guo)和(he)Ar气(qi)雾化(hua)钛(tai)制(zhi)取(qu)钛合(he)金粉(fen)末(mo)的(de)第一(yi)项专(zhuan)利(li)[16]，并于(yu)1998 年(nian)建立了年产高达(da)11t的(de)气雾化装(zhuang)置[17]。1990 年(nian)，德(de)国(guo)LeyboldAG发(fa)表(biao)了(le)无(wu)坩锅(guo)熔(rong)炼(lian)雾化(hua)钛(tai)合金(jin)粉(fen)末(mo)的专利(li)，称(cheng)为EIGA工(gong)艺（电极感应(ying)熔化(hua)气(qi)体(ti)雾(wu)化(hua)）。 之(zhi)后日(ri)本(ben)住友Sitix采用(yong)相(xiang)似方(fang)法(fa)建(jian)立了(le)年产(chan)60t的气体(ti)雾(wu)化(hua)装(zhuang)置(zhi)，并(bing)于1994 年投入生(sheng)产(chan)[18]。自此(ci)，采(cai)用气体(ti)雾(wu)化(hua)制(zhi)备钛合金(jin)粉末实现(xian)了小规模(mo)工(gong)业(ye)化生产(chan)，但(dan)是(shi)其(qi)生产(chan)成(cheng)本较高。

3.3　氢(qing)化脱氢法

1955 年(nian)，美(mei)国发(fa)明(ming)了(le)氢(qing)化(hua)脱(tuo)氢(qing)法（HDH）制(zhi)取(qu)钛(tai)合(he)金粉末[19]，其(qi)基(ji)本原(yuan)理(li)可用下式(shi)表(biao)示(shi)：

氢(qing)化(hua)：Ti+x/2H2→TiHx(x=1.88~1.99)t>300℃

脱(tuo)氢：TiHx→Ti+x/2H2(x=1.88~1.99)t>300℃

氢(qing)化(hua)脱氢工(gong)艺(yi)利(li)用(yong)了钛(钛合(he)金)与(yu)氢在一定(ding)温度(du)下的(de)可逆反(fan)应(ying)，其主要流程(cheng)是钛(tai)料-表(biao)面净化处理-氢化-粉碎(sui)-筛分-脱(tuo)氢(qing)-粉碎-筛分(fen)-混合(he)-组(zu)批-真(zhen)空(kong)封(feng)装-商品钛(tai)粉。

先(xian)将钛在一定(ding)温度(du)下氢(qing)化生成(cheng)脆(cui)性氢(qing)化(hua)钛(tai)后(hou)破碎(sui)成微细(xi)粉末，然(ran)后将(jiang)氢在(zai)高温真(zhen)空(kong)条件(jian)下脱除(chu)，从(cong)而得(de)到(dao)钛(钛(tai)合金(jin))粉末(mo)。在(zai)氢(qing)化(hua)过程(cheng)中(zhong)，反应(ying)是(shi)从(cong)外(wai)向(xiang)内(nei)单(dan)向(xiang)进行的(de)“吸(xi)附-扩(kuo)散(san)-反应-再(zai)吸(xi)附-再扩(kuo)散-再(zai)反应”过程，且由于氢(qing)化(hua)过(guo)程(cheng)中(zhong)扩(kuo)散层的(de)存在(zai)(如图4 所示(shi))，当原料尺寸(cun)较大(da)时，原(yuan)料(liao)内部(bu)不能被(bei)氢化透(tou)，因此在大(da)量吸氢反应(ying)后，还(hai)需要相当长的(de)扩散(san)时间才(cai)能(neng)使原(yuan)料(liao)内部(bu)得以(yi)充分(fen)氢(qing)化。在脱氢过程中(zhong)，反(fan)应(ying)是从(cong)物料(liao)表面向(xiang)内(nei)部(bu)逐(zhu)渐进(jin)行(xing)的(de)“反(fan)应(ying)-扩散(san)-脱附(fu)-再(zai)反(fan)应-再扩散-再脱(tuo)附”过程，且高温下(xia)粉末容易烧结(jie)成块，因此(ci)，在(zai)大量脱氢(qing)后，还需要(yao)相(xiang)当(dang)长的时间(jian)才能将(jiang)氢(qing)脱(tuo)除，而(er)高温(wen)脱氢(qing)时间的延长(zhang)会(hui)进一步促进粉(fen)末的(de)烧(shao)结成(cheng)块(kuai)，为(wei)此(ci)必(bi)须增(zeng)加一道破碎(sui)工序才(cai)能(neng)得到(dao)钛(钛合金(jin))粉(fen)末。从氢(qing)化(hua)脱氢(qing)过程分(fen)析(xi)中可(ke)知，由(you)于反(fan)应(ying)中后期尤(you)其是(shi)脱(tuo)氢工(gong)序(xu)中(zhong)后(hou)期反应时间大(da)大(da)延长，使(shi)得能(neng)耗(hao)增加，生(sheng)产(chan)周(zhou)期变(bian)长，从而(er)导致(zhi)了粉末(mo)氧(yang)含量(liang)增加[20]。

氢化(hua)脱(tuo)氢(qing)法制备(bei)钛(tai)合(he)金(jin)粉末的(de)过(guo)程(cheng)比较(jiao)简(jian)单(dan)，其制(zhi)备工(gong)艺对(dui)原(yuan)材料的要(yao)求(qiu)不高，不(bu)仅(jin)可以(yi)采用(yong)海绵(mian)钛(tai)等(deng)原(yuan)材料，还可以采(cai)用废(fei)钛(tai)、残(can)钛、钛(tai)屑或钛下脚(jiao)料等(deng)，是(shi)一(yi)种可(ke)以利用钛返(fan)回(hui)料(liao)的(de)方法(fa)，节(jie)约(yue)了(le)原(yuan)材料成(cheng)本(ben)，成为(wei)国内(nei)外制(zhi)备(bei)钛合金粉末(mo)的(de)主(zhu)要方法之(zhi)一(yi)。但采(cai)用该方法制备的钛(tai)合金粉末氧含量(liang)较(jiao)高，因(yin)此(ci)需(xu)要(yao)更(geng)为深入(ru)的研究来降低(di)钛(tai)合(he)金(jin)粉末(mo)的(de)微(wei)量(liang)元素。

4、增材制造(zao)用(yong)钛(tai)合(he)金(jin)粉末的(de)国(guo)内外技术对(dui)比(bi)及主(zhu)要差(cha)距

高(gao)品(pin)质钛(tai)合(he)金(jin)粉末是(shi)粉(fen)末(mo)钛合金增(zeng)材制造技(ji)术的(de)基(ji)础(chu)。近年来(lai)，国内(nei)外相关机构对(dui)钛合(he)金粉(fen)末进(jin)行(xing)了大量(liang)研究(jiu)。通(tong)过(guo)对比(bi)分(fen)析(xi)可(ke)见(jian)，国(guo)内钛(tai)合金粉(fen)末(mo)质(zhi)量和(he)国(guo)外还(hai)存(cun)在一(yi)定(ding)差距，具体表(biao)现如(ru)下(xia)[21]：

1）钛(tai)合(he)金(jin)粉(fen)末(mo)的松装密(mi)度(du)略低(di)于国外(wai)同类(lei)产品，影响最(zui)终(zhong)制件致密(mi)度(du)

在松装(zhuang)密度(du)方(fang)面(mian)，国内外差(cha)距(ju)不(bu)是很大，国内TC4钛合金的(de)松装密(mi)度和(he)松装密(mi)度(du)方(fang)差(cha)分(fen)别(bie)为(wei)2.33g/cm³ 和(he)0.18，而国外(wai)同类(lei)产(chan)品(pin)分别为2.55g/cm³ 和(he)0.21。国(guo)外的(de)钛(tai)合(he)金(jin)粉(fen)末稍好，但差(cha)异(yi)不(bu)明显。钛(tai)合金(jin)粉末的松装密(mi)度与不(bu)同粒(li)径级配(pei)有直接关(guan)系，在(zai)保证(zheng)样品(pin)粒径分(fen)布满(man)足(zu)增材(cai)制(zhi)造(zao)要(yao)求的(de)前(qian)提下(xia)，应尽可(ke)能(neng)提(ti)高松(song)装密度。

2）国内钛合金粉末的(de)流(liu)动性和(he)一(yi)致性较(jiao)差，难以(yi)保证铺(pu)粉的均(jun)匀(yun)性(xing)

钛(tai)合(he)金粉(fen)末的(de)流(liu)动(dong)性是影(ying)响(xiang)增材(cai)制(zhi)件(jian)内部质量(liang)的重(zhong)要因(yin)素(su)。国内(nei)粉末(mo)的(de)流动性(xing)略(lve)低(di)于国(guo)外粉(fen)末，但差距不是(shi)很大(da)，分别(bie)为35.1（s/50g）和26.8（s/50g）。而(er)在(zai)一(yi)致性(xing)方(fang)面，国(guo) 内粉末明(ming)显(xian)低(di)于国(guo)外粉(fen)末(mo)，其方(fang)差分别(bie)为5.3 和0.7。流动性和一致(zhi)性较(jiao)差(cha)的粉(fen)末容(rong)易出(chu)现铺粉(fen)不(bu)均匀，这(zhe)是导致(zhi)增(zeng)材制件内部(bu)和表(biao)面(mian)缺(que)陷的(de)直(zhi)接原因。因(yin)此，制备(bei)钛(tai)合金粉末时(shi)应(ying)严(yan)格(ge)筛(shai)选，尽(jin)可能保证(zheng)钛(tai)合金粉末(mo)颗粒(li)形貌均为球(qiu)形，以提(ti)高粉末流动性。

3）国(guo)内钛合金粉(fen)末粒(li)径(jing)分(fen)布不一致(zhi)，波(bo)动(dong)性(xing)大

在钛合金(jin)粉(fen)末粒径(jing)方面，国内外粉(fen)末(mo)差(cha)别(bie)不大(da)，分(fen)别(bie)在25~60μm之间和(he)23~55μm之间。但(dan)是国(guo)内(nei)钛(tai)合金(jin)粉(fen)末(mo)粒(li)径数(shu)值波(bo)动(dong)较大(da)，明显低(di)于国外(wai)粉末(mo)。

4）国内钛(tai)合(he)金粉(fen)末(mo)普遍存在空心(xin)粉(fen)和异(yi)质夹(jia)杂(za)情况(kuang)，影(ying)响(xiang)最(zui)终制(zhi)件(jian)质(zhi)量(liang)

钛(tai)合金(jin)粉(fen)末(mo)不(bu)可(ke)避免地存在空心(xin)球的情(qing)况(kuang)，在空心球率(lv)方(fang)面(mian)，国内(nei)外钛合(he)金粉(fen)末(mo)没有(you)明(ming)显差(cha)别(bie)，国内(nei)粉末(mo)的空心(xin)球(qiu)率和(he)方差分别为0.25 和0.2，国外粉(fen)末分别(bie)为(wei)0.26 和0.2。

但(dan)在异质杂质方面，国内(nei)钛(tai)合(he)金(jin)粉末的(de)夹杂(za)率明显(xian)高(gao)于国(guo)外粉(fen)末(mo)，需要从原(yuan)材料上(shang)进(jin)行(xing)大(da)量研(yan)究，以(yi)降(jiang)低(di)粉(fen)末夹杂(za)率(lv)。

5）国内(nei)钛合金(jin)粉(fen)末的微量(liang)元素波(bo)动(dong)大(da)，影(ying)响(xiang)最终制(zhi)件(jian)性(xing)能

在微(wei)量(liang)元素控(kong)制(zhi)方(fang)面，国(guo)内外的差(cha)别(bie)不(bu)是(shi)很大，均(jun)能满(man)足(zu)标(biao)准要(yao)求，如(ru)粉(fen)末(mo)中(zhong)氧含(han)量(liang)指(zhi)标(biao)均在(zai)1500ppm以(yi)下，氮(dan)含(han)量指(zhi)标(biao)均在(zai)500ppm以(yi)下(xia)。但(dan)国产(chan)粉(fen)末(mo)中的(de)微量(liang)元(yuan)素含量(liang)波(bo)动(dong)较(jiao)大，一致性方面低(di)于(yu)国外(wai)粉(fen)末。

5、结语(yu)

钛合金(jin)增(zeng)材(cai)制造(zao)成形技术作为一项“变革(ge)性(xing)”技(ji)术，具有(you)材(cai)料利(li)用率高、加工(gong)余(yu)量小、生产(chan)周期短(duan)、制造成(cheng)本低(di)、柔(rou)性(xing)高效等(deng)优(you)点(dian)，有(you)着单件预制的(de)制(zhi)造成本(ben)和(he)制(zhi)造周(zhou)期优势(shi)，在航(hang)空(kong)航天、燃(ran)气(qi)轮机、兵(bing)器工(gong)业等(deng)领域应(ying)用(yong)前(qian)景广(guang)阔。近(jin)年(nian)来，钛(tai)合金增材制(zhi)造技术在成形制造工(gong)艺(yi)、成套(tao)装(zhuang)备研(yan)发及工程应用(yong)关键技术(shu)等(deng)方面取得了(le)突破性进(jin)展。

目前，国(guo)内(nei)外钛合金(jin)增(zeng)材制造技(ji)术(shu)产业处(chu)于高速(su)发(fa)展期(qi)，发达国家在(zai)钛合(he)金增(zeng)材(cai)制造(zao)的粉末(mo)制备(bei)、成(cheng)形(xing)工艺、设(she)备(bei)研(yan)发(fa)及工(gong)程应用等(deng)方(fang)面(mian)更(geng)为系(xi)统和全面，而(er)国(guo)内钛合(he)金(jin)制(zhi)造(zao)技术(shu)的(de)发展主(zhu)要(yao)集(ji)中(zhong)于成(cheng)形(xing)制(zhi)造(zao)工艺(yi)和成(cheng)套(tao)装(zhuang)备研(yan)发，在(zai)原(yuan)材料(liao)研究方面重视(shi)不(bu)足，尤(you)其是(shi)对优(you)质(zhi)钛(tai)合金粉末(mo)的(de)制(zhi)造工(gong)艺和制(zhi)造装(zhuang)备(bei)的研(yan)究(jiu)不够系(xi)统，存在(zai)粉(fen)末流(liu)动(dong)性差、粒径波动性大、杂质(zhi)含(han)量(liang)高等问题，与国(guo)外(wai)还存在一定(ding)差距(ju)。随着(zhe)钛(tai)合(he)金(jin)增(zeng)材(cai)制(zhi)造(zao)技术向着大(da)型化(hua)、复(fu)杂化(hua)、高质化(hua)和(he)低(di)成(cheng)本方(fang)向发展，对(dui)高品(pin)质(zhi)钛合金(jin)粉(fen)末的(de)需求(qiu)越来(lai)越迫(po)切，钛(tai)合金(jin)增(zeng)材(cai)制造技(ji)术(shu)和钛合(he)金粉(fen)末(mo)制备技(ji)术将(jiang)具有更广阔(kuo)的(de)发展前景。

参考(kao)文献：

[1]赵霄昊,左(zuo)振博,韩志,等(deng). 粉(fen)末(mo)钛(tai)合金3D打(da)印技(ji)术研(yan)究(jiu)进展[J]. 材(cai)料导(dao)报,2016,30(12):120-125.

[2]卢秉恒,李(li)涤尘. 增材制(zhi)造(zao)(3D打(da)印(yin))技(ji)术(shu)发(fa)展(zhan)[J]. 机(ji)械制(zhi)造与自动(dong)化,2013,42(4):1-4.

[3]郑明(ming)月(yue). 气雾化(hua)法(fa)制(zhi)备(bei)增(zeng)材制(zhi)造用(yong)钛(tai)合金粉末研究[D]. 北(bei)京:北京(jing)科(ke)技(ji)大学,2019.

[4]孙(sun)兵(bing)兵(bing),张学(xue)军(jun),郭绍(shao)庆(qing),等. 金属材(cai)料(liao)激(ji)光(guang)快(kuai)速成(cheng)形(xing)的(de)研(yan)究(jiu)进展[J]. 电焊(han)机(ji),2013,43(5):79-84.

[5]黄(huang)卫(wei)东(dong),李(li)延(yan)民(min),冯(feng)丽萍,等(deng). 金(jin)属材料激光立体(ti)成形技术(shu)[J]. 材(cai)料工(gong)程,2002(3):40-43.

[6]王(wang)华(hua)明(ming),张(zhang)凌云,李安,等(deng). 金属(shu)材(cai)料(liao)快速凝(ning)固激光(guang)加工(gong)与成(cheng)形(xing)[J]. 北(bei)京(jing)航空(kong)航天(tian)大学学报,2004,30(110):962-967.

[7]朱(zhu)知(zhi)寿. 航(hang)空(kong)钛(tai)合金(jin)激(ji)光(guang)快速成形(xing)技(ji)术(shu)应用(yong)的(de)材(cai)料(liao)问(wen)题(ti)[J]. 国际航空(kong),2011,1:42-45.

[8]王华明. 大型(xing)钛合(he)金(jin)结(jie)构件(jian)激(ji)光(guang)直(zhi)接制(zhi)造(zao)的(de)进展(zhan)与(yu)挑(tiao)战[J]. 中国激(ji)光,2009,36(12):3204-3209.

[9]张(zhang)凤英(ying),陈(chen)静,谭华(hua),等(deng). 钛合(he)金激光(guang)快(kuai)速(su)成(cheng)形(xing)过(guo)程中(zhong)缺(que)陷形成(cheng)机(ji)理(li)研究(jiu)[J]. 稀(xi)有金(jin)属(shu)材(cai)料与工程(cheng),2007,36(2):212-215.

[10]李礼,戴煜(yu). 浅(qian)析(xi)激光选区(qu)熔化(hua)增(zeng)材制造专用(yong)粉(fen)末(mo)特性[J]. 新材料(liao)产业(ye),2018(1):56-60.

[11]乐(le)国(guo)敏,李强(qiang),董(dong)鲜(xian)峰(feng),等. 适用于金属增材制(zhi)造(zao)的(de)球形粉(fen)体(ti)制(zhi)备技(ji)术[J]. 稀有(you)金(jin)属材料与(yu)工程,2017(4):1162-1168.

[12]张凤(feng)英. 低成本(ben)氢化脱氢钛(tai)合(he)金粉末(mo)的(de)激光快(kuai)速成(cheng)形[D]. 西安(an):西北工业大(da)学(xue),2006.

[13]刘(liu)军,许(xu)宁辉(hui),于建宁(ning). 用等(deng)离子旋转电(dian)极(ji)雾化法制备TC4合金(jin)粉末的研(yan)究[J]. 宁夏(xia)工(gong)程(cheng)技(ji)术(shu),2016,15(4):340-342.

[14]张飞(fei),高正江(jiang),马腾,等. 增材制造用金(jin)属粉末材料及其(qi)制(zhi)备(bei)技(ji)术[J]. 工业技(ji)术创新,2014,4(4):59-63.

[15]欧(ou)阳(yang)鸿(hong)武,陈欣(xin),余(yu)文焘(dao),等(deng). 气雾化(hua)制(zhi)粉技(ji)术发展历(li)程及展(zhan)望[J]. 粉末(mo)冶(ye)金(jin)技术,2007(1):53-58.

[16]YOLTON C F. Method for atomizing Titanium[P].US:4544404,1985-10-01.

[17]邹(zou)黎(li)明(ming),谢(xie)焕文(wen),刘(liu)辛(xin),等. 钛(tai)及(ji)钛(tai)合(he)金(jin)粉(fen)末制备(bei)技(ji)术的(de)研究及(ji)应用现状(zhuang)[J]. 材(cai)料研究与应(ying)用,2015,9(4):222-225.

[18]袁(yuan)建(jian)鹏(peng). 3D打印(yin)用特(te)种(zhong)粉体(ti)材(cai)料产(chan)业发(fa)展(zhan)现(xian)状(zhuang)与趋(qu)势[J]. 新材(cai)料产业,2013(12):19-23.

[19]谢(xie)远江. 氢化(hua)法(fa)钛(tai)粉生产中(zhong)氢(qing)气(qi)回(hui)收试(shi)验(yan)与(yu)工业(ye)性(xing)生(sheng)产(chan)[J]. 钛(tai)工(gong)业进(jin)展,2000,4:12-15.

[20]黄瑜,汤(tang)慧(hui)萍(ping),吴引江,等(deng). 动(dong)态(tai)氢(qing)化脱氢(qing)制备(bei)低成本钛(tai)及钛(tai)合金(jin)粉(fen)末(mo)[J]. 稀(xi)有(you)金属(shu)材料与工程,2008,37(Suppl. 3):826-829.

[21]俞俊钟. 国(guo)内外增材(cai)制(zhi)造(zao)SLM用TC4金(jin)属粉(fen)末(mo)工(gong)艺(yi)性(xing)能(neng)研(yan)究[J]. 科(ke)技咨(zi)询,2018,27:89-90.