《民用飛機選區(qū)激光熔融（SLM）件用Ti-6Al-4V粉末》編制說明

一、編制工作概況

1任務來源

以鈦合金選區(qū)激光熔融（SLM）為代表的增材制造技術不僅具備快速響應、

快速交付的周期優(yōu)勢，還具備有效減重、利于迭代優(yōu)化的技術優(yōu)勢，已在C919

民機型號中實現(xiàn)裝機應用。技術引領，標準先行，技術標準在增材制造的產業(yè)化

發(fā)展中具有重要的支撐和引領作用。基于增材制造技術在民用飛機領域發(fā)展應用

的迫切需求，中國商用飛機有限責任公司上海飛機設計研究院牽頭向中國材料與

試驗團體標準委員會（以下簡稱：CSTM標準委員會）提出《民用飛機選區(qū)激光

熔融（SLM）件用Ti-6Al-4V粉末》立項申請，經審查后批準立項，項目編號為

CSTM-SQ-2021-00203，歸口管理委員會為CSTM/FC66民機材料領域委員會。

2起草單位

本標準的牽頭起草單位是中國商用飛機有限責任公司上海飛機設計研究院，

參與起草單位是飛而康快速制造科技有限責任公司、上海材料研究所、鋼研納克

檢測技術股份有限公司、無錫市產品質量監(jiān)督檢驗院。

3主要工作過程

2021年3月成立《民用飛機選區(qū)激光熔融（SLM）件用Ti-6Al-4V粉末》標

準起草工作組，根據工作組成員專業(yè)方向確定分工，制定標準工作計劃；

2021年4月收集并整理民機選區(qū)激光熔融（SLM）件用Ti-6Al-4V粉末相關

資料，起草并確定標準大綱；

2021年5月整理并分析民機型號用選區(qū)激光熔融（SLM）Ti-6Al-4V粉末歷

史數據，組織工作組成員召開標準研討會討論標準制定的具體內容和指標，形成

標準草案；

2021年6-9月形成標準提案向CSTM標準委員會提交立項申請，論證項目

可行性進行立項審定答辯，9月15日由CSTM標準委員會發(fā)布立項公告正式立

項；

2021年10月修改完善標準內容，形成征求意見稿，公開征求意見。

二、標準制修訂原則

本標準的制定主要遵循以下原則：

（1）編寫格式遵循GB/T1.1－2020《標準化工作導則第1部分：標準化文

件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定；

（2）注意標準內容的完整性、準確性，條理清楚、相互協(xié)調，結構合理、

內容全面，簡明易懂，便于應用。

三、國內外相關標準分析

本標準與SAEAMS4998E-2017（TitaniumAlloyPowder6Al4V）的區(qū)別如

下：

（1）AMS4998面向較原始的送粉工藝，編制時間較早，其對粉末制造工

藝的要求以及粉末特性的要求均已不符合當前面向鋪粉的需求，特別是關鍵特性

粒徑分布，AMS4998中的規(guī)定是45-500μm，和本規(guī)范中的規(guī)定（15-53μm）完

全不同。

（2）目前AMS材料規(guī)范體系內采用AMS4998做為原材料的僅AMS4999

（TitaniumAlloyDirectDepositedProducts，6Al-4V，Annealed），而AMS4999

中使用的成形工藝為直接能量沉積技術，本規(guī)范匹配的工藝為選區(qū)激光熔融技術。

由于制造工藝及粉末用途均不相同，因此AMS4998中對粉末特性的指標要

求及測試方法均無法直接在本領域中借鑒使用。本標準以國產民機型號應用經驗

為基礎，參考已成熟穩(wěn)定實施的企業(yè)標準，建立民機選區(qū)激光熔融件用鈦合金粉

末要求，為民用飛機增材制造行業(yè)提供原材料粉末評價依據。

四、標準主要內容確定的論據

1范圍

范圍的編制格式遵循GB/T1.1－2020《標準化工作導則第1部分：標準化

文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定。本標準規(guī)定了用于選區(qū)激光熔融制造近凈成形

件的Ti-6Al-4V合金粉末的要求。本標準適用于民用飛機選區(qū)激光熔融產品設計。

2規(guī)范性引用文件

規(guī)范性引用文件引導語參考GB/T1.1－2020《標準化工作導則第1部分：

標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定，列出了本標準中規(guī)范性引用的文件編號

及名稱。

3術語和定義

本部分基于粉末生產商和民機主制造商的粉末相關控制要求規(guī)定了適用于

本標準的術語定義，包括：粉末批次、過程控制文件（PCD）、D50、D90。

4分類

本標準通過調研多個粉末生產商常用的粉末分類標準，制定了適用于本標準

的粉末粒度確定方法。按照民用飛機型號中實際選用的選區(qū)激光熔融件用

Ti-6Al-4V粉末的粒度規(guī)格確定本標準適用的粉末粒度規(guī)格為15-53μm。

5材料要求

5.1粉末生產熔煉要求

民機主制造商采用過程控制文件的思路對增材制造粉末的生產工藝進行控

制。粉末生產的關鍵工藝及關鍵工藝參數均需固化后寫入過程控制文件，并在經

民機主制造商批準后嚴格執(zhí)行。粉末的批次定義、包裝和儲存要求均需符合民機

主制造商的規(guī)定。由于鈦合金化學活性較高，易受N、H、O等氣體元素污染，

因此本標準要求用于制粉的鑄錠應多次熔煉，且至少采用一次真空自耗電極法。

5.2外觀質量

Ti-6Al-4V粉末的外觀質量可以直接反映粉末質量以及粉末是否存在因保存

不當導致受潮會其他雜物污染。本標準要求粉末應保持顏色、質量的一致性，干

燥，無團聚塊，無外來夾雜和對激光成形過程造成損害的瑕疵。

5.3化學成分

本標準選擇目前研究開發(fā)相對成熟，且已在國產民機型號中裝機應用的

Ti-6Al-4V合金粉末為標的對象。在選區(qū)激光熔融過程中，Ti-6Al-4V合金粉末主

要元素含量不會發(fā)生明顯變化，但包括氧、氮、氫等在內的雜質元素含量會有一

定波動，尤其是氧含量，成形過程中控制不當會導致選區(qū)激光熔融件中的氧含量

增加，影響力學性能。此外，選區(qū)激光熔融過程中可能存在元素揮發(fā)現(xiàn)象，導致

打印件與粉末原材料的化學成分出現(xiàn)偏差。為確保選區(qū)激光熔融件滿足民用飛機

領域應用需求，本標準規(guī)定了適用于民用飛機選區(qū)激光熔融件用Ti-6Al-4V粉末

的化學成分要求。

5.4粒徑分布

選區(qū)激光熔融過程并非單獨使用超細粉而是將細粉與粗粉配比使用，通過細

粉填充到粗粉的空隙中，提高熔融密度，改善打印質量。本標準中采用的

Ti-6Al-4V粉末規(guī)格為15-53μm，規(guī)定了采用光學方法測定粒徑分布D50和D90

的要求。

5.5松裝密度

松裝密度是粉末在單位體積容器內自然松裝時的質量，可以反映出粉末的顆

粒形狀、表面狀態(tài)、粒度分布等。為了確保選區(qū)激光熔融件能符合民用飛機領域

應用需求，根據多批次粉末松裝密度統(tǒng)計分析結果，本標準規(guī)定Ti-6Al-4V合金

粉末的松裝密度應不小于2.08g/cm3。

5.6驗收檢驗

粉末的外觀質量、化學成分、粒徑分布、粉末形貌、松裝密度等特性都對最

終打印件的顯微組織、力學性能等具有重要影響。因此，本標準基于國產民機型

號應用經驗，制定了選區(qū)激光熔融件用Ti-6Al-4V粉末驗收檢驗要求，規(guī)定了驗

收檢驗的測試項目、取樣數量、測試方法等要求。

6材料試驗方法

本部分規(guī)定了各粉末特性測試要求及粉末取樣處理要求、異常結果的判定要

求。粉末取樣應按照GB/T5314的規(guī)定執(zhí)行，首先進行外觀質量檢查，外觀質量

合格后再進行后續(xù)測試。為保證樣品測試結果能清晰、準確反映不同批次粉末質

量水平，樣品應滿足本標準中規(guī)定的密封及標記要求。

粉末特性測試應按照本標準中規(guī)定的測試方法進行。若試驗結果產生異常，

則應按照本標準中規(guī)定的異常結果判定要求進行處理。供需雙方對復驗結果存在

異議時，可委托雙方認可的第三方進行仲裁。

五、主要試驗（或驗證）情況

鈦合金選區(qū)激光熔融件已在C919民機型號中實現(xiàn)裝機應用，本標準制定過

程中收集并總結了民機選區(qū)激光熔融件用Ti-6Al-4V合金粉末的相關技術資料作

為參考依據，并對多批次粉末特性測試結果進行計算分析。驗證結果顯示，多批

次粉末特性結果均滿足本標準要求，且相應的選區(qū)激光熔融件產品性能也符合產

品材料規(guī)范要求。因此經驗證，本標準中給出的粉末特性指標是可行且可靠的。

六、與有關的現(xiàn)行的方針、政策、法律、法規(guī)和強制性標準的關系

本標準與有關的現(xiàn)行的方針、政策、法律、法規(guī)和強制性標準無沖突。

七、對征求意見及重大分歧意見的處理經過和依據

本標準制定過程中尚無重大分歧意見。

八、標準水平建議及預期的社會經濟效果

本標準為中國材料與試驗團體標準。

本規(guī)范的制定將為民用飛機增材制造領域中粉末原材料的質量評估與鑒定

提供參考依據，也可以作為本領域中粉末供應商提升粉末質量水平的基準性文件，

將在挖掘優(yōu)質國產鈦合金粉末、促進供需對接、推動增材制造技術在民用飛機領

域的規(guī)?；瘧玫确矫姘l(fā)揮重要作用。

九、貫徹標準的要求和措施建議

本標準為我國民機材料領域首份針對民機選區(qū)激