《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(wù)來源

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

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(shù)優(yōu)勢，已在C919

民機型號中實現(xiàn)裝機應(yīng)用。技術(shù)引領(lǐng)，標(biāo)準(zhǔn)先行，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在增材制造的產(chǎn)業(yè)化

發(fā)展中具有重要的支撐和引領(lǐng)作用?；谠霾闹圃旒夹g(shù)在民用飛機領(lǐng)域發(fā)展應(yīng)用

的迫切需求，中國商用飛機有限責(zé)任公司上海飛機設(shè)計研究院牽頭向中國材料與

試驗團體標(biāo)準(zhǔn)委員會（以下簡稱：CSTM標(biāo)準(zhǔn)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(jīng)審查后批準(zhǔn)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(lǐng)域委員會。

2起草單位

本標(biāo)準(zhǔn)的牽頭起草單位是中國商用飛機有限責(zé)任公司上海飛機設(shè)計研究院，

參與起草單位是飛而康快速制造科技有限責(zé)任公司、上海材料研究所、鋼研納克

檢測技術(shù)股份有限公司、無錫市產(chǎn)品質(zhì)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(biāo)

準(zhǔn)起草工作組，根據(jù)工作組成員專業(yè)方向確定分工，制定標(biāo)準(zhǔn)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(guān)

資料，起草并確定標(biāo)準(zhǔn)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(shù)據(jù)，組織工作組成員召開標(biāo)準(zhǔn)研討會討論標(biāo)準(zhǔn)制定的具體內(nèi)容和指標(biāo)，形成

標(biāo)準(zhǔn)草案；

2021年6-9月形成標(biāo)準(zhǔn)提案向CSTM標(biāo)準(zhǔn)委員會提交立項申請，論證項目

可行性進(jìn)行立項審定答辯，9月15日由CSTM標(biāo)準(zhǔn)委員會發(fā)布立項公告正式立

項；

2021年10月修改完善標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容，形成征求意見稿，公開征求意見。

二、標(biāo)準(zhǔn)制修訂原則

本標(biāo)準(zhǔn)的制定主要遵循以下原則：

（1）編寫格式遵循GB/T1.1－2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文

件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定；

（2）注意標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的完整性、準(zhǔn)確性，條理清楚、相互協(xié)調(diào)，結(jié)構(gòu)合理、

內(nèi)容全面，簡明易懂，便于應(yīng)用。

三、國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)分析

本標(biāo)準(zhǔn)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(dāng)前面向鋪粉的需求，特別是關(guān)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(nèi)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(shù)，本規(guī)范匹配的工藝為選區(qū)激光熔融技術(shù)。

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(biāo)要

求及測試方法均無法直接在本領(lǐng)域中借鑒使用。本標(biāo)準(zhǔn)以國產(chǎn)民機型號應(yīng)用經(jīng)驗

為基礎(chǔ)，參考已成熟穩(wěn)定實施的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，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(jù)。

四、標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容確定的論據(jù)

1范圍

范圍的編制格式遵循GB/T1.1－2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化

文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定。本標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)適用于民用飛機選區(qū)激光熔融產(chǎn)品設(shè)計。

2規(guī)范性引用文件

規(guī)范性引用文件引導(dǎo)語參考GB/T1.1－2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：

標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定，列出了本標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)范性引用的文件編號

及名稱。

3術(shù)語和定義

本部分基于粉末生產(chǎn)商和民機主制造商的粉末相關(guān)控制要求規(guī)定了適用于

本標(biāo)準(zhǔn)的術(shù)語定義，包括：粉末批次、過程控制文件（PCD）、D50、D90。

4分類

本標(biāo)準(zhǔn)通過調(diào)研多個粉末生產(chǎn)商常用的粉末分類標(biāo)準(zhǔn)，制定了適用于本標(biāo)準(zhǔn)

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(biāo)準(zhǔn)適用的粉末粒度規(guī)格為15-53μm。

5材料要求

5.1粉末生產(chǎn)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(chǎn)工藝進(jìn)行控

制。粉末生產(chǎn)的關(guān)鍵工藝及關(guān)鍵工藝參數(shù)均需固化后寫入過程控制文件，并在經(jīng)

民機主制造商批準(zhǔn)后嚴(yán)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(xué)活性較高，易受N、H、O等氣體元素污染，

因此本標(biāo)準(zhǔn)要求用于制粉的鑄錠應(yīng)多次熔煉，且至少采用一次真空自耗電極法。

5.2外觀質(zhì)量

Ti-6Al-4V粉末的外觀質(zhì)量可以直接反映粉末質(zhì)量以及粉末是否存在因保存

不當(dāng)導(dǎo)致受潮會其他雜物污染。本標(biāo)準(zhǔn)要求粉末應(yīng)保持顏色、質(zhì)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(xué)成分

本標(biāo)準(zhǔn)選擇目前研究開發(fā)相對成熟，且已在國產(chǎn)民機型號中裝機應(yīng)用的

Ti-6Al-4V合金粉末為標(biāo)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(nèi)的雜質(zhì)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(dāng)會導(dǎo)致選區(qū)激光熔融件中的氧含量

增加，影響力學(xué)性能。此外，選區(qū)激光熔融過程中可能存在元素?fù)]發(fā)現(xiàn)象，導(dǎo)致

打印件與粉末原材料的化學(xué)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(lǐng)域應(yīng)用需求，本標(biāo)準(zhǔn)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(xué)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(xì)粉而是將細(xì)粉與粗粉配比使用，通過細(xì)

粉填充到粗粉的空隙中，提高熔融密度，改善打印質(zhì)量。本標(biāo)準(zhǔn)中采用的

Ti-6Al-4V粉末規(guī)格為15-53μm，規(guī)定了采用光學(xué)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(nèi)自然松裝時的質(zhì)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(lǐng)域

應(yīng)用需求，根據(jù)多批次粉末松裝密度統(tǒng)計分析結(jié)果，本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定Ti-6Al-4V合金

粉末的松裝密度應(yīng)不小于2.08g/cm3。

5.6驗收檢驗

粉末的外觀質(zhì)量、化學(xué)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(xué)性能等具有重要影響。因此，本標(biāo)準(zhǔn)基于國產(chǎn)民機型

號應(yīng)用經(jīng)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(shù)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(jié)果的判定要

求。粉末取樣應(yīng)按照GB/T5314的規(guī)定執(zhí)行，首先進(jìn)行外觀質(zhì)量檢查，外觀質(zhì)量

合格后再進(jìn)行后續(xù)測試。為保證樣品測試結(jié)果能清晰、準(zhǔn)確反映不同批次粉末質(zhì)

量水平，樣品應(yīng)滿足本標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的密封及標(biāo)記要求。

粉末特性測試應(yīng)按照本標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的測試方法進(jìn)行。若試驗結(jié)果產(chǎn)生異常，

則應(yīng)按照本標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的異常結(jié)果判定要求進(jìn)行處理。供需雙方對復(fù)驗結(jié)果存在

異議時，可委托雙方認(rèn)可的第三方進(jìn)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(yīng)用，本標(biāo)準(zhǔn)制定過

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

為參考依據(jù)，并對多批次粉末特性測試結(jié)果進(jìn)行計算分析。驗證結(jié)果顯示，多批

次粉末特性結(jié)果均滿足本標(biāo)準(zhǔn)要求，且相應(yīng)的選區(qū)激光熔融件產(chǎn)品性能也符合產(chǎn)

品材料規(guī)范要求。因此經(jīng)驗證，本標(biāo)準(zhǔn)中給出的粉末特性指標(biāo)是可行且可靠的。

六、與有關(guān)的現(xiàn)行的方針、政策、法律、法規(guī)和強制性標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系

本標(biāo)準(zhǔn)與有關(guān)的現(xiàn)行的方針、政策、法律、法規(guī)和強制性標(biāo)準(zhǔn)無沖突。

七、對征求意見及重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)

本標(biāo)準(zhǔn)制定過程中尚無重大分歧意見。

八、標(biāo)準(zhǔn)水平建議及預(yù)期的社會經(jīng)濟效果

本標(biāo)準(zhǔn)為中國材料與試驗團體標(biāo)準(zhǔn)。

本規(guī)范的制定將為民用飛機增材制造領(lǐng)域中粉末原材料的質(zhì)量評估與鑒定

提供參考依據(jù)，也可以作為本領(lǐng)域中粉末供應(yīng)商提升粉末質(zhì)量水平的基準(zhǔn)性文件，

將在挖掘優(yōu)質(zhì)國產(chǎn)鈦合金粉末、促進(jìn)供需對接、推動增材制造技術(shù)在民用飛機領(lǐng)

域的規(guī)模化應(yīng)用等方面發(fā)揮重要作用。

九、貫徹標(biāo)準(zhǔn)的要求和措施建議

本標(biāo)準(zhǔn)為我國民機材料領(lǐng)域首份針對民機選區(qū)激