3D打印(Three Dimensional Printing)是快速成型技術之一。利用粉末狀塑料或金屬等可粘合性材料，通過離散堆積原理，根據三維實體模型，通過分層軟件，按一定厚度進行分層，將三維數字模型轉換成厚度很薄的二維平面模型，再逐層打印構成實物的技術。

鈦合金具有高強度，低彈性模量和低密度，極好的抗疲勞性和耐腐蝕性等優點，迅速增長的激光3D打印行業的領先材料，特別得到航空航天和醫療領域的青睞。鈦合金根據退火態下組織分為α型、β型及α+β型三類。牌號是“T”后分別跟A、B、C和順序數字號，如TA4～TA8表示α型；TB1～TB2表示β型；而TC1～TCl0表示α+β型。α型鈦合金室溫強度較低(  σ_b約850 MPa)，但高溫(500～600℃)強度(500℃時，σ_b=400 MPa)和蠕變強度卻居鈦合金之首；且該類合金組織穩定，耐蝕性優良，塑性及加工成型性好，還具有優良的焊接性能和低溫性能；β型鈦合金在淬火態塑性韌性很好，冷成型性好；但該合金密度大，組織不夠穩定，耐熱性差，使用不太廣泛；α+β型鈦合金兼有α型及β型鈦合金的特點，有非常好的綜合性能，應用最為廣泛。

TC4鈦合金的組成為Ti-6Al-4V，屬于(α+β)型鈦合金，具有良好的綜合力學機械性能，比強度大、耐腐蝕性能優良，生物相容性好等而被廣泛應用于航空航天、石油化工、生物醫學等領域。本文對3D打印鈦合金粉末幾種主要的制備方法進行比較，選擇 等離子旋轉電極法制備鈦合金粉末，并討論了鈦合金粉末成球機理，對其微觀組織的演變規律進行了探索性研究，討論了主要的熱處理方法，為3D打印技術TC4鈦合金的應用提供必要的理論基礎。

3D打印材料TC4合金粉末的制備方法

3D打印按材料不同有不同類型，其中金屬粉末作為3D打印的主要原料之一，需采用純度較高的金屬粉體作原料，粉體的相關參數如化學成分、顆粒形狀、粒度大小及粒度分布、流動性等對3D打印成型的質量有很大影響。鈦及鈦合金材料以其特有的性 能，被制備成粉末后，滿足3D打印金屬材料的要求，但制備的難度也很大。目前，較為成熟的3D打印鈦合金粉末制備的主要技術有：等離子旋轉電極法、等離子絲材和氣體霧化法等。

鈦合金粉末經3D打印生產出來的產品，性能具有硬度高、熱膨脹系數低和良好的耐腐蝕性等優點。

比較鈦合金粉末主要的三種制備方法

1、等離子旋轉電極法

此制備方法是電極用金屬或合金制成，端面受電弧加熱熔融為液體，在自身高速離心力作用下，將液體拋出粉碎為細小液滴，然后冷凝成粉末，這種工藝制備可以調整電極轉速控制粉末粒徑，是獲得較為理想的球形粉末方式之一。具有球形度高，粉末流動性好，送裝密度高，表面光潔等特點，打印過程控制可靠，不易產生析出性氣體、裂紋等缺陷。但由于離心速度的限制，制得的鈦合金粉末粒度較粗，且粒度分布區間相對集中，成本較高，生產率低。

2、等離子絲材霧化法

此制備方法是以不同的合金絲材為原料，經工藝加工為球形粉末方法。最早由加拿大Raymor公司自主開發，并擁有自主制造設備，在業內有一定的影響力。采用這種技術生產的球形粉末細粉具有出粉率高，雜質少，工作效率高等優點，適合鈦合金粉末研制，但也有微量“衛星球”和極少量的粘附現象，對使用性能影響不明顯。

3、氣體霧化法

氣體霧化法是借助高速氣流來擊碎金屬液流，快速凝固后形成粉末的方法，此方法只需克服液體金屬原子間作用力就能使之分散，任何能形成液體的材料基本上都可進行霧化，目前應用較多的有真空霧化法和惰性氣體霧化法。氣體霧化法制備的鈦合金粉，具有快速凝固成型，粉末顆粒無空心、球形度較好等特點，但出粉率低，生產成本高。現階段國內大多采用的霧化技術生產鈦及鈦合金粉末，出粉率都不高。

1.2 不同制備工藝比較

上述幾種球形鈦及鈦合金粉末制備方法是當前國內外研究和生產試驗的主流方向，第一種方法設備造價低，制得的鈦合金粉末球形度好，但得到的粉末粒度較粗，這個可以通過調節參數控制粉末粒度的粗細。第三種制得的合金粉末球形度好粒度小，制備種類也較多，但國內應用技術還不是很成熟。氣體霧化法粉末顆粒細，粉末含氧量低，對原料沒有特殊要求，但生產成本較高。

幾種制備方法各有優缺點，經分析比較，選用等離子旋轉電極法霧化制備鈦合金粉末，效果顯著。

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