增材制造 粉末床熔融成型钛合金零件性能标准规范

ICS

点击此处添加中国标准文献分类号

T/GAMA

团体标准

T/GAMA××××—2020

增材制造粉末床熔融成型钛合金零件性

能标准规范

修改采用Designation:F3302−18StandardforAdditiveManufacturing–

FinishedPartProperties–StandardSpecificationforTitaniumAlloysvia

PowderBedFusion

（征求意见稿）

（本稿完成日期：20200623）

××××-××-××发布××××-××-××实施

广东省增材制造协会发布

T/GAMA××××—2020

前言

本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。

本标准修改采用Designation:F3302−18StandardforAdditiveManufacturing–FinishedPart

Properties–StandardSpecificationforTitaniumAlloysviaPowderBedFusion

本标准由广东省增材制造协会提出并归口。

本标准起草单位：

本标准主要起草人：

III

T/GAMA××××—2020

增材制造粉末床熔融成型钛合金零件性能标准规范

1范围

本标准规定了钛合金粉末床熔融成型的零件增材制造规范。使用这种方法制造的零件在机械性能上

接近锻造产品。按本规范制造的产品可能需要额外的后处理，如加工、抛光等，以满足必要的表面光洁

度和尺寸要求。

本规范适用于使用增材制造方法制备钛零件的供需方。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

20173700-T-604增材制造金属制件热处理工艺规范

20192991-T-604增材制造金属粉末性能表征方法

20194024-T-604增材制造基础零件采购需求

20194025-T-604增材制造术语坐标系和测试方法

ASTME238金属材料销型承载试验方法（TestMethodforPin-TypeBearingTestofMetallic

Materials）

GB3500-2008粉末冶金术语

GB35022-2018增材制造主要特性和测试方法零件和粉末原材料

GB/T13288.3-2009涂覆涂料前钢材表面处理喷射清理后的钢材表面粗糙度特性第3部分：ISO

表面粗糙度比较样块的校准和表面粗糙度的测定方法显微镜调焦法

GB/T1480-2012金属粉末干筛分法测定粒度

GB/T1482-2010金属粉末流动性的测定标准漏斗法(霍尔流速计)

GB/T19077-2016粒度分布激光衍射法

GB/T228.1-2010金属材料拉伸试验第1部分:室温试验方法

GB/T229-2007金属材料夏比摆锤冲击试验方法

GB/T230.1-2018金属材料洛氏硬度试验第1部分:试验方法

GB/T23370-2009硬质合金压缩试验方法

GB/T23602-2009钛及钛合金表面除鳞和清洁方法

GB/T3075-2008金属材料疲劳试验轴向力控制方法

GB/T35351-2017增材制造术语

GB/T3620.1-2016钛及钛合金牌号和化学成分

GB/T3620.2-2007钛及钛合金加工产品化学成分允许偏差

GB/T3850-2015致密烧结金属材料与硬质合金密度测定方法

GB/T4161-2007金属材料平面应变断裂韧度KIC试验方法

GB/T4337-2015金属材料疲劳试验旋转弯曲方法

GB/T4340.1-2009金属材料维氏硬度试验第1部分:试验方法

GB/T4698（所有部分）海绵钛、钛及钛合金化学分析方法

1

T/GAMA××××—2020

GB/T5161-2014金属粉末有效密度的测定液体浸透法

GB/T5168钛及钛合金高低倍组织检验方法

GB/T6003.1-2012试验筛技术要求和检验第1部分:金属丝编织网试验筛

GB/T6398-2017金属材料疲劳试验疲劳裂纹扩展方法

GB/T6400-2007金属材料线材和铆钉剪切试验方法

GB/T6611-2008钛及钛合金术语和金相图

GB/T7314-2017金属材料室温压缩试验方法

HB5152金属室温旋转弯曲疲劳试验方法

HB6736-1993金属板材剪切试验方法

HB/Z60X射线照相检验

HB/Z61渗透检验

3术语和定义

GB/T35351-2017、20194025-T-604、20194024-T-604、GB3500-2008、GB/T6611-2008、GB/T

3620.1-2016中术语适用于本标准。

4供应状态

除另有规定外，所有供应状态均应满足本标准各部分的要求。

SR状态应按第12章规定进行消除应力或退火。

ANN状态应按第12章进行退火处理。

HIP状态应按第13章的规定进行热等静压。

AGED状态应按第12章进行固溶热处理和时效处理。

需方可在合同中指定多个后处理，如SR/HIP。

所有供应状态受控包括生产计划要求、粉末使用受控、粉末污染受控、后处理受控、固结材料化学

受控、微观组织受控、机械性能受控以及质量管理要求。

5订购须知

5.1基本信息

订购本标准涉及零件订单应包括以下信息：

——客户单位和联系信息；

——所需零件的要求；

——零件交付的附加信息；

——其他订购要求；

——零件订单标识（订单号，订单日期等）；

——所需零件名称或说明（零件编号/标识，修订索引等）

——所需零件的数量、要求的交货日期（如果是单个订单）；

——订单要求的交付数量，频率和持续时间（如果正在进行或有多个订单）；

——所需零件标记或标签（包括标签、序列号、生产批号、原材料类型、零件供应商证明文件，检

验标识符，可追溯性资料等）；

——交付给客户的零件包装要求；

2

T/GAMA××××—2020

——客户送货地址。

详情参考20194024-T-604中关于增材制造零件的订购要求。

5.2附加信息

订购本标准涉及零件订单应包括以下附加信息。

5.2.1炉内退火

炉内退火应按照零件供需双方约定的要求进行。

5.2.2液体渗透检验

按HB/Z61实施液体渗透检验，并在所有加工后的零件表面上进行，灵敏度水平由零件供需双方商

定。

5.2.3射线透视检测

零件应按照HB/Z60进行射线透视检测，检验方法由供需双方商定。除100%检验外，验收标准和抽

样计划应由零件供需双方商定。

5.2.4硬度测试

硬度测试应按照零件供需双方商定的测试方法GB/T230.1-2018或GB/T4340.1-2009的要求进行。

5.2.5断裂韧性

静态断裂韧性按试验方法GB/T4161-2007进行试验。动态断裂韧性应按照试验方法GB/T229-2007

进行试验。其他相关方法的使用需要事先得到零件供需双方的同意。

5.2.6疲劳试验

用户应评估在使用中经历动态载荷的粉末床融合零件的疲劳性能。疲劳试验应按照HB5152、GB/T

3075-2008、GB/T4337-2015或按照零件供需双方约定的其他相关方法进行。

5.2.7原材料流动性

在粉末床熔融机器中，原材料应具有适合每个工艺的流动性。原材料流动性应按照试验方法GB/T

1482-2010进行测量。

注1：物料的物理特性如颗粒间的摩擦和颗粒大小会随着原料生产工艺的不同而发生显著的变化。这些物理变化随

后导致粉末流动特性的变化。这些粉末流动的变化在增材制造的粉末床熔融机器中可能是关键的，如果处理

不当，可能会导致缺陷，如零件中的孔隙。因此，原料供应商的变化可能需要重新进行粉末验证。

5.2.8零件密度

零件密度按测试方法GB/T5161-2014或GB/T3850-2015进行测量。

5.2.9表面光洁度

制件表面光洁度随着工艺、机器、材料参数和方向不同有很大差别。表面光洁度应按GB/T

13288.3-2009或按零件供需双方约定的其他相关方法进行。

5.2.10压缩强度

3

T/GAMA××××—2020

压缩强度应按照测试方法GB/T23370-2009或GB/T7314-2017进行测试。

5.2.11剪切强度

剪切强度按试验方法GB/T6400-2007或HB6736进行试验。

5.2.12承载强度

销型承载强度按试验方法ASTME238进行试验。

5.2.13裂纹扩展

裂纹扩展应按测试方法GB/T6398-2017或按照零件供需双方约定的其他相关方法进行。

5.2.14未指明的元素

对于表1和表2未列出的订购材料成分限制由供需双方确定，并且结果应在合格证明中体现。

5.2.15其他补充要求

其他零件测试应按零件供需双方的约定进行。

5.2.16品质保证

订单或合同中应规定以下内容：

——零件应无裂纹、缺陷、不连续、异物、夹杂物、缺陷和孔隙。

——当零件供需双方同意时，应对每批零件中挑一个零件进行首件检验。在首件生产运行中应制备

多个零件。首件检验应包括对工程图要求和所有试验结果的验证。

——生产批次检验应按照生产计划进行。检验标准由零件供需双方商定。

——检验和操作顺序应按生产计划的要求进行。

——无论采用何种检测方法基于抽样计划检测出的不合格生产批次，均可重新提交进行100%检验，

并从该批次中移除不合格零件。

——个别零件未通过检验应拒收，并应适用于生产计划中要求100%检验的情形。当生产批次中的

其余零件满足检查要求时，仅需要拒收不合格零件。

6生产计划

6.1按本规范制造的零件应制定生产计划，包括但不限于以下几点:

6.1.1机器、生产控制系统和鉴定程序由零件供需双方商定。

注2：鉴定程序通常需要按第11章或其他适用标准进行机械性能试样制备和测量的合格认证流程。鉴定程序包括对

每台机械的成形平台位置，方向，测试样数量，试样测试结果和零件质量的关系进行合格认证。

6.1.2符合第7条要求的原材料。

6.1.3机器识别，包括机器软件版本、生产控制系统版本(如果是自动化的)、成型室环境、机器状态、

合格机器的校准信息。

6.1.4经鉴定程序确认的预定过程。

6.1.5确保数字文件可追溯性的保障措施，包括零件的设计历史。

6.1.6成形开始前的所有步骤，包括成形平台选择、机器清洗和粉末处理。

6.1.7增材制造机械使用者的许可/认证要求。

4

T/GAMA××××—2020

6.1.8记录机器成型数据文件，例如，影响零件质量和其他工艺验证控制参数的上下限值。

6.1.9每个成形周期的部件数量、成形平台的方向和位置以及支撑结构（如果需要）；

6.1.10处理步骤包括但不限于第8章。

6.1.11后处理程序，包括后处理步骤的顺序和每个步骤的说明书。

6.1.12热处理包括应力消除、炉内退火、热等静压和任何其他热处理。

6.1.13零件供需双方约定的检验要求，包括任何补充要求。

7原材料

7.1本规范的原材料应是20192991-T-604术语中定义的预制合金金属粉末，其粒度分布、形状、密度

和流动性应由零件供应商确定，并能满足工艺要求。

7.2金属粉末应无有害夹杂物和杂质，其化学成分应在所有加工后满足表1所列的适用最终化学成分

要求。

7.3如果经过所有加工后的最终粉末混合物符合表1的要求，则可以使用粉末混合物。除非供需双方

另有规定，否则应记录和保存批号。

7.4任何含有旧粉末的粉末批次或粉末混合物应被视为二次粉末。

7.5除非供需双方另有规定，否则允许使用二次粉末。粉末重复使用的程度，或二次粉末的使用比例，

应由供需双方商定。所有使用过的粉末都应使用筛子进行筛分，筛子的大小应能够去除任何结块或污染

物。

7.6成形零件过程中所有使用的粉末筛应满足GB/T6003.1的规定。

7.7用过的粉末或粉末批次的粒度分析在进料检验或过程检验中应按照测试方法GB/T1480-2012或

GB/T19077-2016进行测试，或经过零件供需双方协商一致。

7.8在供需双方协商一致情况下，表1中针对原始粉末，用过的粉末和混合粉末任何元素的最大百分

比可以增加。当供需双方同意任何元素的最大百分比增加，9.2章节内容适用。

8加工

8.1加工应按第6章中所述经批准的生产计划按照适用标准进行或按照供需双方的约定进行。品质保

证的测试样并在每个成形周期中按照第11章规定进行制样和测试。如果供需双方达成一致要求，可在

生产批次前后而不是在基于每一个成形周期进行品质保证样品制备。

8.2在成形周期中允许的参数或工艺更改以及外部干预范围应在生产计划中确定。所有工艺变更均应

监视和记录。经需方同意，可对生产计划进行细微更改，无须重新验证。

8.3零件的状态和光洁度应由零件供需双方达成一致要求。

8.4后处理操作可用于实现零件所需的形状，尺寸，表面光洁度或其他属性。后处理操作应经零件供

需双方达成一致意见。

9化学成分评估

9.1成形零件的化学成分应符合表1的规定。氢、氧、氮等其他元素含量应按GB/T4698测试方法确

定，复验产品成分允许偏差应符合GB/T3620.2-2007的规定。也可以按零件供需双方约定的其他分析

方法进行测试。表1中未列出的元素分析按此规范不需要进行分析。

5

T/GAMA××××—2020

9.2化学检查（产品）分析公差应列入表2。化学检查分析公差并未扩大表1中对粉末或零件供应商

的要求，但涵盖了不同实验室进行化学含量测量的差异。如果零件化学成分超出表1中要求，零件供应

商可不对此进行检验。表1化学成分（质量分数，%）。

表1表1化学成分（质量分数，%）

单一其其它元

钛碳氧氮氢铁铝钒钇

它元素素总和

TA3G余量≤0.08≤0.35≤0.05≤0.015≤0.30－－－≤0.10≤0.40

TC4余量≤0.08≤0.20≤0.05≤0.015≤0.305.50-6.753.50-4.500.005≤0.10≤0.40

TC4EL

余量≤0.08≤0.13≤0.05≤0.012≤0.255.50-6.503.50-4.500.005≤0.10≤0.40

I

注：除非其它单个元素浓度大于0.1％或总计大于0.4％，否则无须报告其他元素。其它元素不得有意添加。其它元

素可能少量存在于钛合金中，并且是制造过程所固有的。在钛中，这些元素通常包括锡，铬，钼，铌，锆，铪，

铋，钌，钯，铜，硅，钴，钽，镍，硼，锰和钨。

注1：除非其它单个元素浓度大于0.1％或总计大于0.4％，否则无须报告其他元素。其它元素不得有意添加。其

它元素可能少量存在于钛合金中，并且是制造过程所固有的。在钛中，这些元素通常包括锡，铬，钼，铌，

锆，铪，铋，钌，钯，铜，硅，钴，钽，镍，硼，锰和钨。

表2表2化学成分检测公差（质量分数，%）

单一其它

元素碳氧氢铁铝钒钇

元素

允许偏差+0.02+0.02+0.002+0.10±0.40±0.15+0.0006+0.02

10微观结构

10.1当以100倍放大金相检查时不得在最终近净成型零件上检测到α相，组织相判定应按GB/T

6611-2008规定进行。

10.2当零件后处理足以消除所有α相组织时，近净成型零件上存在α相应由供需双方同意。

10.3当供需双方达成一致意见，钛合金零件应按GB/T23602-2009规定进行除垢和清洁。

10.4微观结构要求和检查频率应由供需双方同意。样品制备应符合GB/T5168。

11机械性能

11.1试样拉伸强度应满足表3中最低要求。

11.2试样成形平台坐标和成形平台位置应符合20194025-T-604要求。

11.3拉伸试样应按照GB/T228.1-2010进行制样和性能测试，由供需双方同意将未经热处理或经过热

处理的试样作为测试样。

11.4拉伸试样应从大块沉积件或棒状件加工而成，或直接将近净成型件作为测试件。测试样按照

20194025-T-604规定的坐标成形或者按照供需双方同意的其他方法成形。

注3：试样因为各种因素导致其机械性能测试结果有所不同，这些影响因素如样品在成形平台上的位置，测试样本

方向以及成形平台上的零件数量（延迟两次光束曝光间隔时间）。以近净成型件还是大块沉积加工件作为测

试试样由供需双方决定。

11.5拉伸测试试验报告应符合GB35022-2018要求。

6

T/GAMA××××—2020

表3最低机械性能要求（质量分数，%）

屈服强度，0.2%伸长率/50mm，

拉伸强度，Mpa,断面收缩率，%

牌号偏差，Mpa,X,YMpa,X,Y和Z方

X,Y和Z方向X,Y和Z方向

和Z方向向

TA3G450(65)380(55)1830

TC4895(130)825(120)1015

TC4ELI860(125)795(115)1025

12热处理

12.1SR状态零件应在供需双方同意下的进行应力消除。应力消除对于其他状态零件是可选项。通过

电子束处理的材料等同于经过应力消除处理，无需额外的热处理。应力消除可在零件仍附于成形平台上

时进行。一些残余应力可能会保留，具体取决于应力消除处理。

12.2ANN状态零件应按20173700-T-604要求进行退火处理。

12.3AGED状态零件应按20173700-T-604要求进行固溶热处理和时效处理，固溶热处理过程零件应采

用惰性气体回填冷却或风冷。

13热等静压

13.1热等静压用于HIP状态零件，并且可用于所有其他状态处理。

13.2除非零部件供需双方另有约定，将零件放置于惰性气氛下，气压在100MPa以下、895-955°C

范围内选定任意温度±15°C处理，保持180±60分钟，并在惰性气氛下冷却至425°C以下。

14尺寸和尺寸公差

14.1零件几何形状要求应由供需双方确定。

14.2可对成型零件进行加工以符合几何形状要求。

14.3采取焊接方式修复零件应经需方同意。

15复检和拒收

15.1如果零件检测结果不能满足本标准的要求，零件供应商可选择复检。复检频次将是初检频次的两

倍（复检样不包括原受检样）。如果复检结果符合要求，则复检结果作为最终结果。

15.2如果零件复检结果不能满足本标准的要求，则判该零件不合格。不合格零件或未经需方许可对此

规范进行的修改，应予以拒收。

15.3所有不合格零件应被隔离，初检和复检结果均应报告给需方。

16零件合格证明

16.1零件生产商在交货时应向客户提供一份包含完整测试报告的合格证明，证明零件是按本标准进行

生产和测试的。

16.2如果零件生产商和客户代表来自同一家单位，应接受内部文件替代合格证明。

7

T/GAMA××××—2020

17产品标识和包装

17.1当在合同或采购订单中有规定时，所有零件应有产品标识。

17.2除非另有规定，以本标准采购的零件应按照供方的常规或惯例进行包装，但应遵从保证零件贮存、

运输和使用安全的原则。

18质量计划要求

18.1零件生产商和粉末供应商应持续执行ASQCC1,或通过并取得ISO9001，AS9100或ISO13485的

资格认证并按其标准执行。

19数值精度

所有观测值或计算值应四舍五入。

8

T/GAMA××××—2020AA

附录A

（规范性附录）

粉末床熔融金属增材制造

A.1.1市售全熔粉末床增材制造系统有两个主要热源：激光和电子束。尽管两种热源都能制备几乎没

有孔隙、机械性能良好的产品，但这些技术实施的差异很大，通过检查发现在微观结构和炉内退火要求

上的差异明显。需方应被告知工艺差异，尤其是关于粉末床温度和残余应力，并强制执行其他合理附加

要求。

A.1.2完全熔化金属粉末以生产零件的市售粉末床熔融系统通常允许程序员对机器工艺参数做出较大

改动。程序员对机器工艺参数的调整能显著影响成型产品表面光洁度、孔隙率、机械性能和化学成分。

因此，生产控制系统将包含对已认证的数字零件文件和工艺参数的防篡改措施，并跟踪对比计划与实际

运行参数。作为机器验证的一部分，零件应进行拉伸试样制备和测试。严格按照生产计划制造的零件具

有与试样相近性能。此外，此规范允许需方在每个成型周期制备拉伸试样。但是，此要求仅当在批次试

样不足或在某个成型周期中出现成型零件外形有明显差异情况下强制执行。需方应评估钛合金粉末床熔

融零件在动态载荷下的疲劳性能。

A.1.3粉末床熔融零件供应商应使用经过验证的固定生产流程，该流程应考虑到使机器之间和操作员

之间差异最小化。供需双方宜就验证详细内容以及确保采购零件的生产计划准确、全面、受监控且连续

记录达成一直意见。

_________________________________

9

T/GAMA××××—2020

目次

前言...............................................................................III

1范围..............................................................................1

2规范性引用文件....................................................................1

3术语和定义........................................................................2

4供应状态..........................................................................2

5订购须知..........................................................................2

6生产计划..........................................................................4

7原材料............................................................................5

8加工..............................................................................5

9化学成分评估......................................................................5

10微观结构.........................................................................6

11机械性能.........................................................................6

12热处理...........................................................................7

13热等静压.........................................................................7

14尺寸和尺寸公差...................................................................7

15复检和拒收.......................................................................7

16零件合格证明.....................................................................7

17产品标识和包装...................................................................8

18质量计划要求.....................................................................8

19数值精度.........................................................................8

附录A（规范性附录）粉末床熔融金属增材制造..........................................9

I

T/GAMA××××—2020

II

T/GAMA××××—2020

前言

本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。

本标准修改采用Designation:F3302−18StandardforAdditiveManufacturing–FinishedPart

Properties–StandardSpecificationforTitaniumAlloysviaPowderBedFusion

本标准由广东省增材制造协会提出并归口。

本标准起草单位：

本标准主要起草人：

III

T/GAMA××××—2020

增材制造粉末床熔融成型钛合金零件性能标准规范

1范围

本标准规定了钛合金粉末床熔融成型的零件增材制造规范。使用这种方法制造的零件在机械性能上

接近锻造产品。按本规范制造的产品可能需要额外的后处理，如加工、抛光等，以满足必要的表面光洁

度和尺寸要求。

本规范适用于使用增材制造方法制备钛零件的供需方。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

20173700-T-604增材制造金属制件热处理工艺规范

20192991-T-604增材制造金属粉末性能表征方法

20194024-T-604增材制造基础零件采购需求

20194025-T-604增材制造术语坐标系和测试方法

ASTME238金属材料销型承载试验方法（TestMethodforPin-TypeBearingTestofMetallic

Materials）

GB3500-2008粉末冶金术语

GB35022-2018增材制造主要特性和测试方法零件和粉末原材料

GB/T13288.3-2009涂覆涂料前钢材表面处理喷射清理后的钢材表面粗糙度特性第3部分：ISO

表面粗糙度比较样块的校准和表面粗糙度的测定方法显微镜调焦法

GB/T1480-2012金属粉末干筛分法测定粒度

GB/T1482-2010金属粉末