CSTM-民用飞机选区激光熔融（SLM）件用Ti-6Al-4V粉末编制说明.docx

民用飞机选区激光熔融（SLM）件用Ti6Al4V粉末编制说明（征求意见稿）一、编制工作E况1任务来源以钛合金选区激光熔融（SLM）为代表的增材制造技术不仅具备快速响应、快速交付的周期优势，还具备有效减重、利于迭代优化的技术优势，已在C919民机型号中实现装机应用。技术引领，标准先行，技术标准在增材制造的产业化发展中具有重要的支撑和引领作用。基于增材制造技术在民用飞机领域发展应用的迫切需求，中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院牵头向中国材料与试验团体标准委员会（以下简称：CSTM标准委员会）提出民用飞机选区激光熔融（SLM）件用Ti-6AL4V粉末立项申请，经审查后批准立项，项目编号为CSTSQ-2021-00203,归口管理委员会为CSTM/FC66民机材料领域委员会。2起草单位本标准的牵头起草单位是中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院，参与起草单位是飞而康快速制造科技有限责任公司、上海材料研究所、钢研纳克检测技术股份有限公司、无锡市产品质量监督检验院。3主要工作过程2021年3月成立民用飞机选区激光熔融（SLM）件用Ti-6A14V粉末标准起草工作组，根据工作组成员专业方向确定分工，制定标准工作计划；2021年4月收集并整理民机选区激光熔融（SLM）件用Ti-6A1-4V粉末相关资料，起草并确定标准大纲；2021年5月整理并分析民机型号用选区激光熔融（SLM）Ti6AL4V粉末历史数据，组织工作组成员召开标准研讨会讨论标准制定的具体内容和指标，形成标准草案；2021年6-9月形成标准提案向CSTM标准委员会提交立项申请，论证项目可行性进行立项审定答辩，9月15日由CSTM标准委员会发布立项公告正式立项；2021年10月修改完善标准内容，形成征求意见稿，公开征求意见。二、标准制修订原则本标准的制定主要遵循以下原则：(1)编写格式遵循GB/T1.12020标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定；(2)注意标准内容的完整性、准确性，条理清楚、相互协调，结构合理、内容全面，简明易懂，便于应用。三、国内外相关标准分析本标准与SAEAMS4998E-2017(TitaniumAlloyPowder6A14V)的区别如下：(I)AMS4998面向较原始的送粉工艺，编制时间较早，其对粉末制造工艺的要求以及粉末特性的要求均已不符合当前面向铺粉的需求，特别是关键特性粒径分布，AMS4998中的规定是45-500m,和本规范中的规定(15-53m)完全不同。(2)目前AMS材料规范体系内采用AMS4998做为原材料的仅AMS4999(TitaniumAlloyDirectDepositedProducts,6A1-4V,Annealed),而AMS4999中使用的成形工艺为直接能量沉积技术，本规范匹配的工艺为选区激光熔融技术。由于制造工艺及粉末用途均不相同，因此AMS4998中对粉末特性的指标要求及测试方法均无法直接在本领域中借鉴使用。本标准以国产民机型号应用经验为基础，参考已成熟稳定实施的企业标准，建立民机选区激光熔融件用钛合金粉末要求，为民用飞机增材制造行业提供原材料粉末评价依据。四、标准主要内容确定的论据1范围范围的编制格式遵循GB/T1.12020标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定。本标准规定了用于选区激光熔融制造近净成形件的Ti-6A1-4V合金粉末的要求。本标准适用于民用飞机选区激光熔融产品设计。2规范性引用文件规范性引用文件引导语参考GB/T1.12020标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定，列出了本标准中规范性引用的文件编号及名称。3术语和定义本部分基于粉末生产商和民机主制造商的粉末相关控制要求规定了适用于本标准的术语定义，包括：粉末批次、过程控制文件（PCD）、D50、D90o4分类本标准通过调研多个粉末生产商常用的粉末分类标准，制定了适用于本标准的粉末粒度确定方法。按照民用飞机型号中实际选用的选区激光熔融件用Ti-6A1-4V粉末的粒度规格确定本标准适用的粉末粒度规格为15-53m05材料要求5.1 粉末生产熔炼要求民机主制造商采用过程控制文件的思路对增材制造粉末的生产工艺进行控制。粉末生产的关键工艺及关键工艺参数均需固化后写入过程控制文件，并在经民机主制造商批准后严格执行。粉末的批次定义、包装和储存要求均需符合民机主制造商的规定。由于钛合金化学活性较高，易受N、H、O等气体元素污染,因此本标准要求用于制粉的铸锭应多次熔炼，且至少采用一次真空自耗电极法。5.2 外观质量Ti-6A1-4V粉末的外观质量可以直接反映粉末质量以及粉末是否存在因保存不当导致受潮会其他杂物污染。本标准要求粉末应保持颜色、质量的一致性，干燥，无团聚块，无外来夹杂和对激光成形过程造成损害的瑕疵。5.3 化学成分本标准选择目前研究开发相对成熟，且已在国产民机型号中装机应用的Ti-6A1-4V合金粉末为标的对象。在选区激光熔融过程中，Ti-6A1-4V合金粉末主要元素含量不会发生明显变化，但包括氧、氮、氢等在内的杂质元素含量会有一定波动，尤其是氧含量，成形过程中控制不当会导致选区激光熔融件中的氧含量增加，影响力学性能。此外，选区激光熔融过程中可能存在元素挥发现象，导致打印件与粉末原材料的化学成分出现偏差。为确保选区激光熔融件满足民用飞机领域应用需求，本标准规定了适用于民用飞机选区激光熔融件用Ti-6A1-4V粉末的化学成分要求。5.4 粒径分布选区激光熔融过程并非单独使用超细粉而是将细粉与粗粉配比使用，通过细粉填充到粗粉的空隙中，提高熔融密度，改善打印质量。本标准中采用的Ti-6A1-4V粉末规格为15-53m,规定了采用光学方法测定粒径分布D50和D90的要求。5.5 松装密度松装密度是粉末在单位体积容器内自然松装时的质量，可以反映出粉末的颗粒形状、表面状态、粒度分布等。为了确保选区激光熔融件能符合民用飞机领域应用需求，根据多批次粉末松装密度统计分析结果，本标准规定Ti-6A14V合金粉末的松装密度应不小于2.08gCm3。5.6 验收检验粉末的外观质量、化学成分、粒径分布、粉末形貌、松装密度等特性都对最终打印件的显微组织、力学性能等具有重要影响。因此，本标准基于国产民机型号应用经验，制定了选区激光熔融件用Ti-6A1-4V粉末验收检验要求，规定了验收检验的测试项目、取样数量、测试方法等要求。6材料试验方法本部分规定了各粉末特性测试要求及粉末取样处理要求、异常结果的判定要求。粉末取样应按照GB“5314的规定执行，首先进行外观质量检查，外观质量合格后再进行后续测试。为保证样品测试结果能清晰、准确反映不同批次粉末质量水平，样品应满足本标准中规定的密封及标记要求。粉末特性测试应按照本标准中规定的测试方法进行。若试验结果产生异常，则应按照本标准中规定的异常结果判定要求进行处理。供需双方对复验结果存在异议时，可委托双方认可的第三方进行仲裁。五、主要试验（或验证）情况钛合金选区激光熔融件已在C919民机型号中实现装机应用，本标准制定过程中收集并总结了民机选区激光熔融件用Ti-6A1-4V合金粉末的相关技术资料作为参考依据，并对多批次粉末特性测试结果进行计算分析。验证结果显示，多批次粉末特性结果均满足本标准要求，且相应的选区激光熔融件产品性能也符合产品材料规范要求。因此经验证，本标准中给出的粉末特性指标是可行且可靠的。六、与有关的现行的方针、政策、法律、法规和强制性标准的关系本标准与有关的现行的方针、政策、法律、法规和强制性标准无冲突。七、对征求意见及重大分歧意见的处理经过和依据本标准制定过程中尚无重大分歧意见。八、标准水平建议及预期的社会经济效果本标准为中国材料与试验团体标准。本规范的制定将为民用飞机增材制造领域中粉末原材料的质量评估与鉴定提供参考依据，也可以作为本领域中粉末供应商提升粉末质量水平的基准性文件,将在挖掘优质国产钛合金粉末、促进供需对接、推动增材制造技术在民用飞机领域的规模化应用等方面发挥重要作用。九、贯彻标准的要求和措施建议本标准为我国民机材料领域首份针对民机选区激光熔融（SLM）件用Ti-6A1-4V粉末的团体标准，将推动增材制造技术进步及在民用飞机领域的规模化应用，促进增材制造产业发展及标准体系的完善。本标准反映了民用飞机领域对Ti-6A1-4V粉末的基本要求，建议尽快发布实施并积极向粉末生产商推荐此标准。十、废止有关标准的建议无。十一、标准涉及专利情况说明本标准不涉及专利。十二、重要内容的解释和其它应予说明的事项无。