高品质钛合金球形粉体制造技术

钛合金球形粉是我国金属3D打印的战略性关键材料，在航空航天、医疗和制造业等行业广泛应用。在3D打印领域素有“得粉体者得天下”一说，可见钛合金球粉的重要性。然而国产钛合金球粉普遍存在品质低下的问题，高品质的钛合金球粉被德国、加拿大、美国等少数几个国家的企业垄断，并且对国内禁售，不仅如此，国外连钛合金球粉制备设备都对我国禁售，导致3D打印产品成本高昂，严重制约了我国3D打印行业的发展。中科院海西研究院积极响应习近平总书记“关键核心技术自主可控”的号召，另辟蹊径，打破了国际技术垄断，*采用激光超声等离子球化技术，自主研制出增材制造用钛合金精细球粉制造装备，实现了高品质钛合金球形粉的制备生产，突破了国际上普遍采用的气雾化法细粉得粉率低、空心球卫星球难以消除等技术难题，实现了细粉得率90%以上，且成功应用于选区激光熔融增材制造工艺，金属打印件的机械性能达到锻件水平。研发成果推出后国外厂家主动将球粉的价格大幅下调，扭转了我国在3D打印原材料受制于人的局面。目前建成一条高品质钛合金精细球粉制造装备的中试生产线，已与中国商飞签订战略协议，在中国航天科技、中国科学院近代物理研究所等多家单位得到应用。

增材制造技术的特点及应用

增材制造技术改变对原材料进行切削、组装等方法进行生产的加工模式，实现了及时按需制备的灵活生产模式，受到各国政府、研究机构和企业和媒体的广泛关注。

激光超声等离子球化技术

激光超声等离子球化技术采用复合调制模式激光束辐照加热熔融钛合金棒材，形成微小熔池，与此同时对钛合金棒材同步施加纵向高频超声波振动，利用超声波的空化效应将熔池内熔融钛合金溶液雾化喷出，进而冷却凝固形成细小的钛合金原粉。

钛合金原粉制备完成后再采用感应等离子体产生的高温火焰将送入其中的不规则粉体材料迅速加热、熔融或气化，随着粉末材料被气流带出等离子体高温区域，熔融的粉体颗粒在表面张力和急速冷却的作用下迅速冷却、硬化成球形颗粒。

激光超声等离子球化技术制备的粉末的流动性高于国外产品的流动性。产品细粉得率在90%以上，生产成本较雾化法降低近50%，且成功应用于选区激光熔融增材制造工艺，金属TC4拉伸样的抗拉强度≥1000MPa，延伸率≥10%。目前钛合金精细球粉已成功3D打印出飞机发动机、无人机和汽车发动机。

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