【技术实现步骤摘要】
一种原位合成氧化铝颗粒增强镍基复合材料的激光3D打印方法
本专利技术涉及激光材料加工领域,尤其涉及一种原位合成氧化铝颗粒增强镍基复合材料的激光3D打印方法。
技术介绍
镍基高温合金因其良好的高温机械性能及抗腐蚀性能被广泛应用于航空、航天及能源领域,如蒸汽涡轮及航空发动机关键部件的制造。由于镍基高温合金工作环境通常十分苛刻,如承受高温、高压及氧化腐蚀等,且随着航空、航天发动机及燃气轮机技术的迅速发展,对镍基高温合金材料的适用温度及高温性能提出更高的要求。通常,采用定向凝固晶及单晶可以有效提高镍基合金的高温性能,然而其造价非常昂贵。众所周知,在金属材料中引入第二相颗粒进行弥散强化能有效提高材料的强度。据文献报道,在镍基高温合金中引入氧化物弥散颗粒,可有效提高材料的高温强度、蠕变及抗氧化性能。采用传统粉末冶金工艺将高熔点、高稳定的纳米级氧化物颗粒(如Y2O3,Al2O3等)引入镍基高温合金基体中,可获得氧化物弥散强化镍基复合材料。然而,通过直接添加纳米级氧化物颗粒的方法难以获得细小、均匀的氧化物颗粒。此外,这些氧化物颗粒也容易在晶界偏聚。激光3D打印,也称“激光增材制造”,它以高能束激光为热源将粉末与基材熔化,再通过逐道搭接、逐层累加的方式实现零件的快速成型。此外,基于送粉式的激光增材制造工艺为金属材料的合金化提供了技术手段。采用激光增材制造技术引入氧化物弥散强化颗粒引起了广泛的关注。然而,采用该技术引入氧化物颗粒仍存在分布均匀性差、颗粒被高温熔化、与基体界面结合性差及颗粒粗大等问题。本专利技术采用 ...
【技术保护点】
1.一种原位合成氧化铝颗粒增强镍基复合材料的激光3D打印方法,其特征在于包括以下步骤:/n步骤一:将镍基合金粉末与纯铝粉末进行混合,纯铝粉末质量百分比为2%~3%,再机械球磨8~12小时,球磨结束后筛选出粒径为50μm至120μm的粉末;/n步骤二:对激光3D打印工艺窗口进行初步优化,获得如下初步优化参数:激光输出功率为700~1300W,离焦量-2.5mm,激光光斑直径2~3.5mm,扫描速度为6~15mm/s,送粉量为12-18g/min;/n步骤三:采用比色高温计定点记录激光3D打印过程中熔池的温度变化曲线,提取并计算温度变化曲线的平均峰值温度T,镍基合金固相线与温度变化曲线的截距t,并对温度变化曲线右侧温度下降部分进行求导,再计算出导数的平均值ξ,即熔池平均冷却速率ξ;/n步骤四:根据1.4Tm≤T≤1.8Tm,0.55s≤t≤0.95s,ξ≥3.5×10
【技术特征摘要】
1.一种原位合成氧化铝颗粒增强镍基复合材料的激光3D打印方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤一:将镍基合金粉末与纯铝粉末进行混合,纯铝粉末质量百分比为2%~3%,再机械球磨8~12小时,球磨结束后筛选出粒径为50μm至120μm的粉末;
步骤二:对激光3D打印工艺窗口进行初步优化,获得如下初步优化参数:激光输出功率为700~1300W,离焦量-2.5mm,激光光斑直径2~3.5mm,扫描速度为6~15mm/s,送粉量为12-18g/min;
步骤三:采用比色高温计定点记录激光3D打印过程中熔池的温度变化曲线,提取并计算温度变化曲线的平均峰值温度T,镍基合金固相线与温度变化曲线的截距t,并对温度变化曲线右侧温度下降部分进行求导,再计算出导数的平均值ξ,即熔池平均冷却速率ξ;
步骤四:根据1.4Tm≤T≤1.8Tm,0.55s≤t≤0.95s,ξ≥3.5×103℃/s原则对激光功率、激光光斑直径、扫描速度及送粉量等工艺参数进行优化,其中T...
【专利技术属性】
技术研发人员:肖辉,谢盼,宋立军,易黄懿,肖文甲,成满平,罗国云,
申请(专利权)人:湖南大学,
类型:发明
国别省市:湖南;43
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