The invention discloses a selective laser melting method for forming nickel base superalloy, which belongs to the field of material addition manufacturing and powder metallurgy. In this method, the nickel-based superalloy powder prepared by argon atomization was used to design the optimum technological parameters based on the thermophysical properties, laser absorption and reflection efficiency, powder morphology and fluidity of the nickel-based superalloy. The required nickel-based superalloy parts were formed according to the imported three-dimensional model. The nickel-base superalloy forming parts prepared by the invention have high density, good internal quality, few defects and excellent mechanical properties, which meet the quality requirements of current laser forming nickel-base superalloy.
【技术实现步骤摘要】
一种选区激光熔化成形镍基高温合金的方法
本专利技术涉及一种选区激光熔化成形镍基高温合金的方法,属于增材制造及粉末冶金领域。
技术介绍
镍基高温合金能够在600℃以上的高温保持优异的抗屈服能力,抗疲劳能力、抗蠕变能力以及抗腐蚀能力,因此被广泛应用于航空航天、能源动力、交通运输和核电工业等领域,特别是航空发动机、火箭发动机和各种燃气轮机等的关键热端部件。由于镍基高温合金中含有大量难熔合金元素,粉末成形困难,变形加工难度大,制造工序繁琐,工艺复杂等问题,特别是形状复杂的零件,制造难度更大,严重制约了镍基高温合金在先进工业及国防装备中的应用。激光成形技术为解决镍基高温合金的成形与应用难题提供了新的技术途径,激光成形是20世纪90年代发展起来的一种增材制造技术(additivemanufacturing,AM),包括粉床激光成形(选区激光熔化)和粉末激光熔覆。激光成形可以直接获得具有良好冶金结合、致密度接近100%的实体零件,能实现材料的净成形或近净成形,对于难以加工的材料或具有复杂结构的构件有很好的适用性,应用前景广阔。其中,粉床选区激光熔化成形是当前金属激光成形领域重要的研究方向,可用于镍基高温合金等难成形材料的高效制备。由于大部分γ’析出相强化型镍基高温合金中Ti和Al成份较高,极大的影响了镍基高温合金的可焊接性,使得其对于高能激光束作用过程中的多重热循环过程,以及由其产生的热应力具有很高的敏感度,从而在成形过程中特别是层间结合处产生较多的裂纹和孔隙,阻碍了粉床选区激光熔化镍基高温合金致密度的提高。当前,尚未有制备出高致密度的高γ’析出相镍基高温合金粉床选区激 ...
【技术保护点】
1.一种选区激光熔化成形镍基高温合金的方法,其特征在于:包括下述步骤:步骤一:选取符合粉床选区激光熔化成形要求的镍基高温合金粉末;步骤二:按照所需成形件特征,在计算机上建立三维模型并保存为STL格式的文件,将其导入粉床选区激光熔化成形设备的建造软件中,进行分层处理;步骤三:将成形仓基板进行喷砂处理后放入成形区,并将基板调平,然后将步骤一所得镍基高温合金粉末装入粉床选区激光熔化成形设备的供粉缸,使用刮刀将粉末均匀平铺于成形基板之上,关闭设备舱门;步骤四:在粉床选区激光熔化成形设备所配备操作系统中,调节基板加热温度,通入保护气氛,并设置成形件填充激光输入功率、扫描速度、扫描间距,以及轮廓激光输入功率、扫描速度,并选择激光成形扫描方式、光斑直径以及烧结层厚,保存工件参数,开始进行烧结;所述扫描方式包括轮廓扫描和填充扫描,每一层扫描时,先进行轮廓扫描再进行填充扫描,填充扫描采用分区扫描策略,之后再一次轮廓扫描;步骤五:将成形件从基板上分离,得到所制备的镍基高温合金成形件。
【技术特征摘要】
1.一种选区激光熔化成形镍基高温合金的方法,其特征在于:包括下述步骤:步骤一:选取符合粉床选区激光熔化成形要求的镍基高温合金粉末;步骤二:按照所需成形件特征,在计算机上建立三维模型并保存为STL格式的文件,将其导入粉床选区激光熔化成形设备的建造软件中,进行分层处理;步骤三:将成形仓基板进行喷砂处理后放入成形区,并将基板调平,然后将步骤一所得镍基高温合金粉末装入粉床选区激光熔化成形设备的供粉缸,使用刮刀将粉末均匀平铺于成形基板之上,关闭设备舱门;步骤四:在粉床选区激光熔化成形设备所配备操作系统中,调节基板加热温度,通入保护气氛,并设置成形件填充激光输入功率、扫描速度、扫描间距,以及轮廓激光输入功率、扫描速度,并选择激光成形扫描方式、光斑直径以及烧结层厚,保存工件参数,开始进行烧结;所述扫描方式包括轮廓扫描和填充扫描,每一层扫描时,先进行轮廓扫描再进行填充扫描,填充扫描采用分区扫描策略,之后再一次轮廓扫描;步骤五:将成形件从基板上分离,得到所制备的镍基高温合金成形件。2.根据权利要求1所述的一种选区激光熔化成形镍基高温合金的方法,其特征在于:所述镍基高温合金粉末以质量百分比计包括下述组分:Ni:48~52%,Co:18~22%,Cr:11~14%,Mo:3~5%,W:2~3%,Al:3~5%,Ti:3~4%,Ta:2~3%,Nb:0.5~1.5%,Zr:0.05~0.15%,B:0.03~0.05%,C:0.03~0.05%。3.根据权利要求2所述的一种选区激光熔化成形镍基高温合金的方法,其特征在于:步骤一中,所述镍基高温合金粉末粒径≤45μm,粉末平均粒径为25~35μm,粉末氧含量低于0.010%,松装密度≥4.05g/cm3,振实密度≥5.15g/cm3,球形度好。4.根据权利要求3所述的一种选区激光熔化成形镍基高温合金的方法,其特征在于:所述镍基高温合金粉末通过下述步骤制备:步骤A:在真空条件下,对镍基高温合金或配制的镍基高温合金原料进行熔炼、脱气,得到完全合金化的熔体;步骤B:将步骤A所得完全合金化的熔体导入雾化炉中,经气雾化处理,得到镍基高温合金粉末;所述气雾化处理是通过环孔锥形喷嘴的高压雾化介质将金属液流击碎成细小液滴,液滴在飞行过程中冷却并凝固,形成粉末;所述...
【专利技术属性】
技术研发人员:刘祖铭,段然曦,黄伯云,王帅,辜恩泽,吕学谦,彭凯,
申请(专利权)人:中南大学,
类型:发明
国别省市:湖南,43
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