用于生产金属构件的方法技术

一种用于生产金属构件(10)的方法包括以下步骤：首先通过添加式制造工艺准备构件(10)，然后使所述制造构件(10)暴露于热处理下。所产生的构件(10)的改善的属性通过所述热处理来实现，其包括区域退火(16)步骤。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于在高温、高应力环境，例如在燃气涡轮中应用的金属构件的制造技术。其涉及根据权利要求1的序言所述一种用于生产金属构件的方法。
技术介绍
不同的现有技术文献中所述的标准再结晶热处理可能只是在有限的程度提高了SLM(选择性激光熔融)处理的合金的晶粒粒度。如示例性的图1中所示，同1250℃/3h下的标准再结晶热处理(图1a)相比，即使在1250℃下保持时间9小时(图1b)也不能进一步使SLM处理的IN738LC中的晶粒粗化。虽然在1250℃下的保持时间位于γ’固溶线温度之上，并且接近于IN738LC的固相线温度，但是没有观测到反常晶粒生长(比较图1a和1b的下面图像)。文献EP2586548A1涉及一种构件或试样，其构件或试样用于极热且极高机械负载条件下的热机中，其中所述构件或试样由具有可控晶粒粒度的合金材料制成，并且在使用中会遭遇预期的温度和/或应力和/或应变分布，这随着构件或试样的几何学坐标而变化。构件或试样通过具有一种晶粒粒度分布来改善，该晶粒粒度分布依赖于所述预期的温度和/或应力和/或应变分布，使得构件的寿命相对于具有基本相同的晶粒粒度的相似构件而言得以改善。文献EP2586887A1涉及一种用于制造构件或试样的方法，构件或试样由基于Ni或Co或Fe或其组合的高温超级合金制成，所述方法包括如下步骤：a)通过基于粉末的添加式制造工艺而形成所述构件或试样；和b)使所述成形的构件或试样遭遇热处理，从而优化特定的材料属性。材料属性可得到显著改善，并且以非常灵活的方式通过使所述热处理发生在比铸造构件/试样更高的温度下来实现。文献EP2737965A1涉及一种用于整个地或部分地制造三维金属物件/构件的方法，其包括如下步骤：a)通过利用能量射束扫描进行的添加式制造工艺而用金属基体材料连续堆积(buildup)所述物件/构件，从而b)在物件/构件的初次方向和二次方向上建立受控制的晶粒定向，c)其中二次晶粒定向通过应用与所述物件/构件的横截面分布或与物件/构件的特征负载条件对应的特定扫描图案的能量射束来实现。文献EP2772329A1涉及一种用于制造混合构件的方法，其包括如下步骤：a)制造预制件作为混合构件的第一部件，然后b)在该预制件上通过利用能量射束进行扫描的添加式制造工艺而用金属粉末材料连续堆积构件的第二部件，从而c)在构件的第二部件的至少一部分的初次方向和二次方向上建立受控制的晶粒定向，d)其中受控制的二次晶粒定向通过应用与所述构件的横截面分布或与所述构件的局部负载条件对应的特定扫描图案的能量射束实现。因而，文献EP2586887A1提出了一种用于SLM处理的合金的再结晶热处理的方法，而文献EP2737965A1和EP2772329A1描述了控制部件的初次结晶和二次结晶的晶粒定向的方法。其它专利/文献描述了通过特定的扫描策略(例如EP2586548A1)和利用不同的激光射束尺寸而控制晶粒粒度的可能性。进一步参考文献是：[1]R.L.Cairns,L.R.Curwick,andJ.S.Benjamin的\Graingrowthindispersionstrengthenedsuperalloysbymovingzoneheattreatments,\MetallurgicalTransactionsA,vol.6,no.1,pp.179-188,1975年1月；[2]J.Li,S..Johns,B.Iliescu,H.Frost,andI.Baker的\Theeffectofhotzonevelocityandtemperaturegradientonthedirectionalrecrystallizationofpolycrystallinenickel,\ActaMaterialia,vol.50,no.18,pp.4491-4497,2002年10月。[3]EP0232477B1所有这些不同的方法仍然不能在SLM处理合金中生产具有可同铸造构件相比拟的晶粒粒度的显微结构。结果，蠕变属性仍然次于铸造样本的蠕变属性。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是传授一种用于通过添加式制造工艺，优选添加式激光制造工艺生产金属构件的方法，该构件具有可与相同(相应地，类似)基体材料成分制成的铸造构件相比拟的机械属性。这一目的以及其它目的通过根据权利要求1所述的方法来实现。根据本专利技术，一种用于生产金属构件的方法包括以下步骤：首先通过添加式制造工艺，尤其激光添加式制造工艺准备构件，其次使所述制造构件暴露于热处理下，其中所述热处理包括区域退火步骤作为第一步骤。这意味着区域退火发生在HIP(高温等静压)处理之前。添加式制造工艺为所述区域退火步骤的定向粗化提供了驱动力。根据本专利技术的一个实施例，所述添加式制造工艺使所述构件在堆积方向上生长，所述区域退火步骤包括使被加热的退火区域沿着区域退火方向穿过所述构件。作为一个优选的实施例，所述堆积方向和区域退火方向是彼此平行的。根据本专利技术的另一实施例，所述区域退火被局部应用于所述构件的预定区域，从而在所述预定区域中获得良好的蠕变属性。根据本专利技术的进一步的实施例，在所述激光添加式制造工艺期间使用的激光射束根据特定的扫描策略进行扫描，并且在所述构件中在所述第一步骤期间通过所述特定的扫描策略而产生优选的晶粒定向。具体地说，所述特定的扫描策略包括激光扫描器运动在熔融材料平面中的特定定向和/或扫描岛在不同的所述平面之间的旋转。具体地说，经调整的扫描战略用于在构件的添加式激光处理期间控制初次结晶和二次结晶的晶粒定向，并且所述构件的改善的蠕变性能/TMF性能是借助于通过所述额外的区域退火进行的再结晶而实现的。根据本专利技术的另一实施例，所述激光添加式制造工艺是SLM工艺。根据本专利技术的另一实施例，所述被加热的退火区域包括所述构件的熔融材料。根据本专利技术的进一步的实施例，所述金属构件是在单晶或定向固化的预制件上堆积而成。根据本专利技术的进一步的实施例，所述金属构件由基于Ni、Co、Fe或其组合的超级合金，尤其Ni基合金制成。附图说明现在将通过不同的实施例并参照附图更完整地解释本专利技术。图1为了比较在图1a和1b中显示在1250℃下3小时(a)和1250℃下9小时(b)两种不同的热处理对于构件的显微结构的影响；图2显示了来自SX衬底和SLM样品之间的接口相对于堆积方向和激光扫描方向的定向图；图3显示了来自多晶衬底和另一SLM样品之间的接口相对于堆积方向和激光扫描方向的定向图；图4是SLM处理的Ni基超级合金样品的EBSD(电子背向散射衍射)图，其显示了晶粒中通过高角度晶粒边界而分开的大量的小角度边界；图5显示了样品的精细结构，其中中间的左边部分是刚堆积好的区域，并且中间的右边部分是受热影响区域(退火区域)，外面部分显示了这两个限定区域的放大的图像；图6显示了在构件SLM堆积期间的基本形态，且图7显示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生产金属构件(10)的方法，所述方法包括以下步骤：首先通过添加式制造工艺(11,12,13)准备构件(10)，其次使所述制造构件(10)暴露于热处理下，其特征在于，所述热处理包括区域退火步骤作为第一步骤。

【技术特征摘要】
2014.12.19 EP 14199118.21.一种用于生产金属构件(10)的方法，所述方法包括以下步骤：首先通过添加式制造工艺(11,12,13)准备构件(10)，其次使所述制造构件(10)暴露于热处理下，其特征在于，所述热处理包括区域退火步骤作为第一步骤。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述添加式制造工艺(11,12,13)使所述构件(10)在堆积方向(14)上生长，而且所述区域退火步骤包括使被加热的热处理区域(16)穿过所述构件沿着区域退火方向(17)而移动。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述堆积方向(14)和区域退火方向是彼此平行的。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述区域退火被局部应用于所述构件的预定区域，从而在所述预定区域中获得良好的蠕变属性。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述添加式制造工艺是激光添加式制造工艺。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述激光添加式制造工艺(11,12,13)期间使用的激光射束(12)根...

【专利技术属性】
技术研发人员：T伊特，R恩格里，F盖格，
申请(专利权)人：通用电器技术有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH