-1-《增材制造激光粉末床熔融鈦合金制件技術(shù)規(guī)范》是2023年第二批國家標(biāo)準(zhǔn)制定計劃項目，項目編號為20230580-T-604。由中國機械工負(fù)責(zé)起草單位為航天增材科技（北京）有限公司，計劃應(yīng)完成時間2025造標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會（以下簡稱標(biāo)委會）成立了《增材制造激光粉末床熔融鈦合金制件技術(shù)規(guī)范》國家標(biāo)準(zhǔn)制定起草工作組（以下簡稱工作組工作組成員由來自全國在激光粉末床熔融用鈦合金粉末和鈦合金制件應(yīng)召開了標(biāo)準(zhǔn)起草工作啟動會暨第一次標(biāo)準(zhǔn)討論會，來自航天增材科技（北十一所、無錫市檢驗檢測認(rèn)證研究院、北京煜鼎增材制造研究院有限公司、華質(zhì)卓越生產(chǎn)力促進（北京）有限公司、湖南華曙高科技股份有限公司、企業(yè)和科研院所的23名專家和代表出席了會議。會上，與會專家就標(biāo)準(zhǔn)的框架、范圍、類別、內(nèi)容等方面進行了詳細的交流和討-2-反饋試驗數(shù)據(jù)，將相關(guān)數(shù)據(jù)提交工作組。工作組根據(jù)試驗數(shù)據(jù)和第一次討論會的專家意見和建議，對標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容進行了調(diào)整和刪減、對框架和內(nèi)容進行了認(rèn)真的修改完善。以及電子郵件、通訊軟件等方式公開征求意見，并在全體委員范圍內(nèi)發(fā)函（SAC/TC562〔2024〕XX號）征求意見。截止2024年X月X日，收到X家單位的回函，其中X家單位提出了X條意見和建議。為提高標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量《增材制造工藝分類和編碼》國家標(biāo)準(zhǔn)征求意見處理會，XXXXX等X家單位的XX名專家出席了會議。會上，專家針對這些反饋意見進行整理和分析，并對標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容進行進一步討論，最終全部采納了XX條、不采納XX審查階段：2024年XX月XX日，全國增材制造標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會在XXX組織召開了《增材制造工藝分類和編碼》國家標(biāo)準(zhǔn)送審稿審查會，應(yīng)出席委員97人，實際出席委員XX人（委員出席率XX%），滿足標(biāo)準(zhǔn)審查會的要求。會議在聽取標(biāo)準(zhǔn)起草工作組對本標(biāo)準(zhǔn)研制背景、編制說明、征求意見及意見處理情況匯報的基礎(chǔ)上，對標(biāo)準(zhǔn)送審稿進行了質(zhì)詢，提出了XX條修改意見和建議，全部采納（見《國家標(biāo)準(zhǔn)送審稿審查意見及結(jié)論》）。會議一致同意通過標(biāo)準(zhǔn)審查。報批階段：2024年XX月XX日，工作組按照審查意見對標(biāo)準(zhǔn)送審稿97人）范圍內(nèi)進行網(wǎng)上投票。截止到2024年XX月XX日，XX人參與投-3-回函數(shù)的XX%，低于回函數(shù)的1/4；符合國家標(biāo)準(zhǔn)管理辦法要求，通過投票。因無專家意見，工作組于2024年12月XX日形成了標(biāo)準(zhǔn)報批稿、編制說明及其他相關(guān)文件，報至全國增材制造標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會。本標(biāo)準(zhǔn)牽頭單位航天增材科技（北京）有限公司是隸屬于航天科工三院的新興高技術(shù)企業(yè)，是航天科工集團增材制造技術(shù)創(chuàng)新中心依托單位，是中國增材制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟副理事單位，是目前航天領(lǐng)域規(guī)模最大，技術(shù)種類最為齊全的增材制造研發(fā)機構(gòu)和產(chǎn)業(yè)孵化平臺。在增材制造材料開發(fā)、工藝開發(fā)與成形裝備制造領(lǐng)域開展了大量工程技術(shù)與應(yīng)用研究，按照應(yīng)成了全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展模式。建立了較為完善的增材制造工藝技術(shù)體系，涵蓋鋁合金等新材料激光增材制造成形工藝，技術(shù)成果廣泛應(yīng)用于系列航天裝備。突破多光束協(xié)同、運動精度、光路系統(tǒng)、智能供粉、航天密封等10余項關(guān)鍵技術(shù)，自主研發(fā)系列化增材制造裝備。目前擁有各類金屬增材制本標(biāo)準(zhǔn)的編寫主要遵循了以下原則：1）原則性：本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部-4-分:標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的要求編寫，綜合考慮生產(chǎn)企業(yè)的能先進性和合理性。用性和可操作性。本標(biāo)準(zhǔn)針對激光粉末床熔融鈦合金制件的技術(shù)規(guī)范主要規(guī)定了鈦合金制件的驗收要求、質(zhì)量保證和交貨準(zhǔn)備。制件驗收需要關(guān)注制件供應(yīng)狀證需要考慮質(zhì)量一致性檢驗和檢驗方法；交貨準(zhǔn)備包含包裝、標(biāo)志、運輸和貯存、質(zhì)量證明書?；诩夹g(shù)驗收考慮，工作組確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)中需包含的技術(shù)指標(biāo)為供應(yīng)狀態(tài)、化學(xué)成分、力學(xué)性能、表面質(zhì)量、內(nèi)部質(zhì)量、金相組織、外形和尺寸等。綜合考慮當(dāng)前國內(nèi)激光粉末床熔融鈦合金制件應(yīng)用，完成了本標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容。本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了鈦合金激光粉末床熔融制件驗收要求、質(zhì)量保證和交貨準(zhǔn)備等。本標(biāo)準(zhǔn)適用于激光粉末床熔融TA15、TC4等常用鈦合金制件試制、生產(chǎn)和驗收。其他牌號鈦合金可參照使用。2.2術(shù)語和定義打印爐次lot-5-同時在一個激光粉末床熔融設(shè)備內(nèi)成形，從開始成形到成形結(jié)束為止的整個過程為一個打印爐次。2.3.1供應(yīng)狀態(tài)制件推薦以退火態(tài)或熱等靜壓態(tài)供應(yīng)，供應(yīng)狀態(tài)在產(chǎn)品設(shè)計圖樣和質(zhì)量技術(shù)協(xié)議上注明。制件熱處理工藝見表2.1。真空爐800～850）℃,保溫（2～4）h，空冷或爐冷在（110～140）MPa氬氣壓力下930±10）℃,保溫（2～4）h，爐冷真空爐：（600～850）℃,保溫（1～4）h，空冷或爐冷或爐冷至低溫后空冷在（110～140）MPa氬氣壓力下930±10）℃,保溫（2～4）h，爐冷2.3.2化學(xué)成分制件化學(xué)成分應(yīng)符合GB/T3620.1規(guī)定，成分見表2.2的規(guī)定。制件化學(xué)成分偏差按GB/T3620.2規(guī)定。對Si、Fe、C、N、H、O含量有特殊要求時，應(yīng)經(jīng)供需雙方協(xié)商后在有關(guān)技術(shù)文件中注明。VCNHO 2.3.3力學(xué)性能隨爐試樣與制件一同進行普通退火或熱等靜壓處理。制件隨爐試樣室溫力學(xué)性能應(yīng)符合表2.3的規(guī)定。制件隨爐試樣高溫力學(xué)性能應(yīng)符合表2.4的規(guī)定。其他性能檢測內(nèi)容和要求，由供需雙方協(xié)定并標(biāo)注在設(shè)-6-計圖樣和質(zhì)量技術(shù)文件中。2.3.4表面質(zhì)量制件表面應(yīng)清理干凈，不允許有粘粉、殘留支撐及表面氧化層等。制件表面不允許存在裂紋，未熔合及穿透性缺陷。在待加工表面上，允許存在不超過機械加工余量范圍內(nèi)的除裂紋、穿透性缺陷、未熔合以外的其他缺陷。制件100%進行熒光檢測，在待加工表面上允許存在不超過加工余量范圍的除裂紋以外的缺陷，非加工表面以及加工后的表面質(zhì)量滿足GJB采用X射線對制件內(nèi)部質(zhì)量100%進行檢驗，內(nèi)部質(zhì)量參照GJB測要求參照GB/T29070。2.3.6金相組織需方有特殊要求時，可提供隨爐試樣橫/縱向金相組織照片。金相組-7-2.3.7外形和尺寸一般尺寸公差按HB6103—2004中規(guī)定的CT4-6級規(guī)定，特殊尺寸公差應(yīng)經(jīng)供需雙方協(xié)商并在技術(shù)文件中注明。2.3.8產(chǎn)品標(biāo)識制件的批次號、圖號應(yīng)標(biāo)在技術(shù)文件指定的位置。制件標(biāo)識內(nèi)容由批次號、圖號、爐號、合金牌號組成。爐號采用設(shè)備編號-出爐日期-序號進行標(biāo)識，序號按照同爐制件順序依次排序。制件標(biāo)識方法按GJB726中相關(guān)規(guī)定。2.3.9產(chǎn)品的修整、補焊、校形允許用打磨或其他機械加工的方法去除成形制件上的任何缺陷，但修整后的成形毛坯件尺寸應(yīng)符合成形毛坯圖樣的要求。除技術(shù)文件規(guī)定不允許補焊的部位外，成形件上所有便于打磨、補焊和檢查的部位的缺陷均允許用補焊的方法進行修補，補焊前應(yīng)去除補焊區(qū)表面氧化層。制件修復(fù)一般采用氬弧焊、激光熔覆修復(fù)或需方認(rèn)可的其他補焊工藝進行補焊等。同一處的補焊次數(shù)不應(yīng)超過兩次。熱處理狀態(tài)供應(yīng)的制件，補焊后需進行去應(yīng)力退火處理。凡經(jīng)過補焊的零件應(yīng)在補焊處制件的幾何形狀有變形時，允許進行校形。制件熱校形一般在真空環(huán)境進行。制件校形后應(yīng)進行表面熒光檢驗，表面無缺陷。2.4質(zhì)量保證規(guī)定2.4.1組批每一組批制件應(yīng)為同一批次原材料粉末、采用同一打印設(shè)備、按照同一工藝參數(shù)連續(xù)生產(chǎn)、并按同種熱處理制度進行熱處理的制件，每一組批-8-一般不超過10個打印爐次。2.4.2檢驗規(guī)則及取樣數(shù)量要求質(zhì)量一致性檢驗項目、取樣數(shù)量要求見表5。2.4.3取樣要求化學(xué)成分、力學(xué)性能試樣按照一定的尺寸作為隨爐料與零件同組批2.4.4檢驗結(jié)果的判據(jù)符合本規(guī)范2.4章的制件為合格制件?；瘜W(xué)成分不符合檢驗項目要求時，允許從同批次中取試樣進行該項格時，判定單件不合格。力學(xué)性能檢驗中，若有試樣的試驗結(jié)果不合格時，允許從同批次中取雙倍試樣進行該項目的重復(fù)試驗，若重復(fù)試驗仍不合格時，則該批次不合格2.4.5檢驗方法化學(xué)成分分析按照GB/T4698的規(guī)定進行；室溫拉伸試驗按照GB/T-9-量用目視檢測和熒光滲透檢驗，熒光滲透檢驗按照GJB2367的規(guī)定進行；內(nèi)部質(zhì)量用X射線進行檢驗，X射線檢驗按照GJB1187的規(guī)定進行。特殊情況采用工業(yè)計算機層析成像（CT）檢測，檢測參照GB/T29069；金相組織按照GB/T13298金相檢測方法進行；用相應(yīng)精度的量具或其它測2.5交貨準(zhǔn)備制件的包裝、標(biāo)志、運輸和貯存按照GB/T8180標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。每批鈦合針對本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的激光粉末床熔融鈦合金制件技術(shù)規(guī)范，按照標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的試驗方法，對生產(chǎn)單位提供的鈦合金制件的主要技術(shù)指標(biāo)進行驗證，試驗驗證由航天增材科技（北京）有限公司牽頭組織。按照本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法，對主要技術(shù)指標(biāo)進行了驗證，具體的驗證結(jié)果如下：3.1供應(yīng)狀態(tài)由于成形過程的快速熔化和冷卻，沉積態(tài)制件具有較大的殘余應(yīng)力，表現(xiàn)為“高強低塑”的特點，為滿足產(chǎn)品應(yīng)用，需通過后續(xù)熱處理工藝消除應(yīng)力和改善組織，以獲得滿足性能和質(zhì)量要求的制件。激光粉末床熔融鈦合金制件一般以退火態(tài)或熱等靜壓態(tài)供應(yīng)。TC4、TA15退火熱處理制度參照GB/T39247-2020《增材制造金屬制件熱處理工藝規(guī)范》表2要求執(zhí)行。TC4、TA15熱等靜壓制度根據(jù)單位的工程實踐-10-經(jīng)驗總結(jié)形成。最終通過TC4、TA15力學(xué)性能進行驗證。熱處理制度具體真空爐800～850）℃,保溫（2~/真空爐850±10）℃,保溫（1～4）力下930±10）℃,保溫真空爐600～850）℃,保溫/真空爐850±10）℃,保溫（1~冷下930±10）℃,保溫（2~真空爐800～860）℃,保溫（2～4）h，在（110～140）MPa氬氣壓力下，（930±10）℃,保溫（2～4）真空爐600～860）℃,保溫（1～4）h，3.2化學(xué)成分本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了批量化生產(chǎn)且在激光粉末床熔融領(lǐng)域廣泛使用的鈦合金粉末的牌號，包括TA15、TC4等，制件化學(xué)成分參考了GB/T3620.1《鈦及鈦合金牌號和化學(xué)成分》中規(guī)定的化學(xué)成分，通過統(tǒng)計本單位激光粉末床熔融鈦合金制件的化學(xué)成分報告，證明規(guī)定的化學(xué)成分范圍是適用的。需方對化學(xué)成分有特殊要求時，由供需雙方協(xié)商確定。-11-根據(jù)化學(xué)成分統(tǒng)計數(shù)據(jù)（表3.4），本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的激光粉末床熔融鈦合金制件的化學(xué)成分要求如表3.5所示。-12-VCNHO0.0003CHNOV-13-VCNHO -14-3.3力學(xué)性能激光粉末床熔融鈦合金通過熱處理調(diào)整鈦合金組織和力學(xué)性能。激光粉末床熔融鈦合金制件的力學(xué)性能通過隨爐試樣測試表征。由于試橫向和縱向力學(xué)性能相當(dāng)且均滿足要求，因此，選擇打印縱向試棒。鈦合金力學(xué)性能主要參考GJB2218A-2008《航空用鈦及鈦合ASTMF2924-14《粉末床熔融增材制造鈦合金》、GJB2896A-2007《鈦及鈦合金熔模精密鑄件規(guī)范》等規(guī)范中鈦合金力學(xué)性能指標(biāo)（表3.6-表3.9同時結(jié)合本單位的工程經(jīng)驗(表3.10-表3.13)，最終確定本標(biāo)準(zhǔn)力學(xué)性能///-15--16-表3.12TC4高溫（300℃)力學(xué)性能驗證結(jié)果統(tǒng)計表-17-表3.13TA15高溫（500℃)力學(xué)性能驗證結(jié)果統(tǒng)計表-18-3.4表面質(zhì)量表面質(zhì)量評價主要包括表面缺陷檢測評價。表面缺陷的檢測評價一般基于目視滲透等手段進行，ASTMF2924-14標(biāo)準(zhǔn)補充要求中，推薦采用滲透檢測方法對制件表面質(zhì)量進行檢測，表面缺陷的評判要求按照供需雙方協(xié)商確認(rèn)。調(diào)研北京動力機械研究所、北京航星機器制造有限公司、航天海鷹（哈爾濱）鈦業(yè)有限公司等從事激光粉末床熔融鈦合金制件的單位，均是采用目視、熒光檢測等手段進行表面質(zhì)量檢測，判據(jù)參照GJB2896A-2007內(nèi)容（表3.14），不能低于B級別要求。航天增材按照GJB2896A-2007中B級要求，完成多組激光粉末床熔制件不同批次表面質(zhì)量檢測結(jié)果基本一致，且均符合標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求，由證明激光粉末床熔融鈦合金制件表面質(zhì)量可參照GJB2896A-2007中B級要求判定。對成形制件表面有特殊要求時，由供需雙方確定。-19-個個個AB422C522D512-20-GB/T34508《粉末床電子束增材制造TC4合金材料》中推薦采用超F(xiàn)2924-14標(biāo)準(zhǔn)中推薦采用射線法對內(nèi)部質(zhì)量進行檢測，應(yīng)滿足的具體指標(biāo)要求由供需雙方協(xié)商確定。由于增材制造制件大多具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)特征，不宜采用超聲檢測方法（超聲檢測有檢測盲區(qū)余量要求）。而CT檢測周期長、成本較高，因此本標(biāo)準(zhǔn)推薦采用射線法對內(nèi)部質(zhì)量進行檢測。航天增材在增材制件的內(nèi)部質(zhì)量檢測過程中，采用原有鑄件的射線檢驗要求，均滿足指標(biāo)驗收要求，通過檢驗驗證的交付產(chǎn)品通過了考核驗證。工程實踐經(jīng)驗表面，在目前尚無法準(zhǔn)確檢出激光粉末床熔融制件正常尺寸缺陷的低成本檢測方法前，借助鑄件的檢測級別要求是可以滿足產(chǎn)品需求的。綜合考慮，本標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)部質(zhì)量檢測方法推薦采用X射線檢測，結(jié)合工程實踐，合格判據(jù)為不低于GJB2896A-2007內(nèi)部質(zhì)量檢測B級要求。但基于激光粉末床熔融與鑄造鈦合金缺陷的區(qū)別，在激光粉末床熔融中不會出現(xiàn)的縮孔、海綿狀疏松、樹枝狀疏松等缺陷在標(biāo)準(zhǔn)中均刪除。在此-21-基礎(chǔ)上，進一步明確激光粉末床熔融過程中裂紋、未熔合等缺陷要求。從件內(nèi)部質(zhì)量要求是科學(xué)合理的。同時，當(dāng)需方對制件內(nèi)部質(zhì)量有特殊要求時，由供需雙方協(xié)商確定。6445432442324644343-22-3.6金相組織金相塊一般作為隨爐試樣，用于復(fù)驗備用試樣。當(dāng)需方有特殊要求時，提供隨爐試樣的金相組織照片。金相試樣內(nèi)部質(zhì)量滿足表3.17要求。激光粉末床熔融鈦合金產(chǎn)品尺寸公差在參照HB6103-2004基礎(chǔ)上，對尺寸公差選用范圍進一步縮小，根據(jù)產(chǎn)品需求選擇HB6103-2004中CT4-6級規(guī)定作為產(chǎn)品尺寸公差要求（表3.20）。統(tǒng)計航天增材尺寸檢測記錄（表3.21檢測結(jié)果證明激光粉末床熔融鈦合金制件尺寸均滿足-23-本標(biāo)準(zhǔn)尺寸公差要求。至 從上述驗證數(shù)據(jù)結(jié)果表明，相同牌號的鈦合金制件的供應(yīng)狀態(tài)、化學(xué)成分、力學(xué)性能、表面質(zhì)量、內(nèi)部質(zhì)量等技術(shù)要求的驗證結(jié)果基本一致，且各項指標(biāo)均滿足標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的技術(shù)要求，進一步證明了本標(biāo)準(zhǔn)均有廣泛的適用性，可見本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的激光粉末床熔融鈦合金制件的技術(shù)要求科學(xué)合理，規(guī)定的試驗方法具有可行性和可靠性。-24-本標(biāo)準(zhǔn)未涉及國內(nèi)外專利。激光粉末床熔融技術(shù)是一種典型的增材制造技術(shù)，其原理是將高功率激光束能量源聚焦，熔化粉末床的金屬粉末，可以實現(xiàn)力學(xué)性能與鍛件相當(dāng)?shù)膹?fù)雜高性能構(gòu)件的成形，與傳統(tǒng)的切削加工相比，激光粉末床熔融技術(shù)可以實現(xiàn)金屬材料零件制作一體化加工，后續(xù)的加工余量小，大大提根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)變化隨時改變。鈦合金具有低密度、高強度、高耐蝕性和耐熱性等優(yōu)點，由于其良好的綜合性能而被廣泛應(yīng)用于航空航天、生物醫(yī)療、汽車工業(yè)等領(lǐng)域。隨著我國制造業(yè)進一步轉(zhuǎn)型升級，傳統(tǒng)鈦合金加工方法已經(jīng)很難滿足不斷提高的鈦合金使用需求，利用激光粉末床熔融技術(shù)制造結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鈦合金零件，是近年來鈦合金制造技術(shù)發(fā)展的新趨勢，未來會產(chǎn)生越來越多的應(yīng)用需求和市場價值。本標(biāo)準(zhǔn)針對增材制造鈦合金制件的市場需求，通過制定增材制造激