一种激光增材制造切变型相变阻裂的方法技术

本发明专利技术公开了一种激光增材制造切变型相变阻裂的方法，包括，采用激光增材制造技术，以具有FCC→HCP马氏体相变的高熵合金粉末为增材制造专用粉末；对所述金属粉末在真空干燥箱中干燥12h，干燥温度为120℃；对干燥好的高熵合金粉末进行增材制造打印，打印参数为：激光功率为400W；扫描速度为800‑1600mm/s；扫描间距为0.09mm；铺粉厚度为0.03mm；基板预热温度为100℃。本发明专利技术解决了传统激光增材制造过程中由于熔池内高温度和高应力梯度所导致的热裂纹变形等冶金缺陷产生难题。并在这一研究基础上，将应力诱发马氏体相变抑制增材制造合金中热裂纹的思路扩展到其他增材制造合金体系中，为增材制造无裂纹合金提供新方法。

【技术实现步骤摘要】
一种激光增材制造切变型相变阻裂的方法
本专利技术属于激光增材制造
，具体涉及到一种激光增材制造切变型相变阻裂的方法。
技术介绍
选区激光熔化(SelectiveLaserMelting,SLM)是高熵合金(HighEntropyAlloys,HEAs)复杂精密零件成形的有效途径，在学术界和工业界受到广泛关注。与传统的铸造和锻造相比，SLM技术具有许多传统方法所不具备的优点，如在制备的过程中无需模具就可以制备出高度复杂的工件。因此，激光增材制造在晶粒细化及构件形状复杂度方面具有不可替代的优势。但激光增材制造并不是简单的将铸轧方式转变为增材制造方式，由于SLM成形HEAs熔池内高温度和应力梯度，使打印过程中难以避免热裂纹变形等冶金缺陷的产生。因此，激光凝固热裂纹是开发高强度激光增材制造合金所面临的重要难题。通常，为了制备无裂纹的增材制造合金构件，采用如下方法来消除增材制造过程中或打印后样品中的裂纹：第一，采用热等静压(HIP)技术来消除打印后样品中的微裂纹和气孔，但是样品经HIP处理后，表面的裂纹及通孔仍然会存在，此外，HIP也会导致晶粒尺寸的长大，进而影响其综合力学性能；第二，优化打印过程中的参数，如激光功率、扫描速度、层厚以及扫描策略等，这种通过优化参数只能在一定程度上减小开裂，而对于一些裂纹敏感材料，打印过程中仍然会出现裂纹；第三，打印前对基板进行预热处理，降低打印过程中的残余应力，然而，预热温度通常较低(≤250℃)，因为较高的预热温度通常对增材制造金属零件不利，故在这种情况下通过预热基板来降低打印过程中的热应力是有限的，此外在距离基板较远的沉积层中，基板的预热也不能减小热应力；第四，通过调整裂纹敏感合金中的微量元素来调整打印过程中的凝固路径或者是通过细化初生相来消除增材制造金属零件中的热裂纹，如降低Mn和C的含量有助于减小枝晶间脆性相从而降低SLM打印HastelloyX合金中的裂纹。尽管各种方法已被用于缓解AM金属零件中裂纹的形成，但3D打印合金中的残余拉应力和相关裂纹问题仍然普遍存在。因此，本领域亟需一种抑制增材制造合金热裂纹的新方法。
技术实现思路
本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本专利技术。因此，本专利技术的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种激光增材制造切变型相变阻裂的方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：一种激光增材制造切变型相变阻裂的方法，包括，采用激光增材制造技术，以具有FCC→HCP马氏体相变的高熵合金粉末为增材制造专用粉末；对所述金属粉末在真空干燥箱中干燥12h，干燥温度为120℃；对干燥好的高熵合金粉末进行增材制造打印，打印参数为：激光功率为400W；扫描速度为800-1600mm/s；扫描间距为0.09mm；铺粉厚度为0.03mm；基板预热温度为100℃。作为本专利技术所述激光增材制造切变型相变阻裂方法的一种优选方案，其中：所述高熵合金金属粉末为双相FCC→HCP马氏体相变的FeMnCoCr系列高熵合金粉末。作为本专利技术所述激光增材制造切变型相变阻裂方法的一种优选方案，其中：所述双相FCC→HCP马氏体相变的FeMnCoCr系列高熵合金粉末为Fe80-xMnxCo10Cr10(at.％)。作为本专利技术所述激光增材制造切变型相变阻裂方法的一种优选方案，其中：所述双相Fe80-xMnxCo10Cr10(at.％)高熵合金粉末，Fe含量为40-80％(at.)，Mn含量为0-40％(at.)。作为本专利技术所述激光增材制造切变型相变阻裂方法的一种优选方案，其中：所述双相Fe80-xMnxCo10Cr10(at.％)高熵合金粉末为Fe50Mn30Co10Cr10(at.)。作为本专利技术所述激光增材制造切变型相变阻裂方法的一种优选方案，其中：所述增材制造高熵合金粉末，其制备方法为采用气体雾化法，将配好的金属块体进行真空熔炼，采用惰性气体进行雾化制粉，所用惰性气体为氩气；其中，熔炼具体参数为：熔炼温度：1550℃，熔炼炉内压力为0.5MPa，雾化压力为7MPa；对雾化好的金属粉末进行过筛分级，取目数为200-325目的金属粉末做为增材制造的原材料粉末。作为本专利技术所述激光增材制造切变型相变阻裂方法的一种优选方案，其中：所述对干燥好的高熵合金粉末进行增材制造打印，其中，所述扫描速度为800mm/s本专利技术有益效果：(1)本专利技术提供一种激光增材制造切变型相变阻裂的方法，采用激光增材制造技术，以具有FCC→HCP马氏体相变的高熵合金粉末为增材制造专用粉末，提出利用原位位移型FCC→HCP马氏体相变来消耗增材制造高熵合金过程中由热应力所引起的应变能，从而抑制增材制造过程中微裂纹的产生，本专利技术考虑通过引入其他途径而不是裂纹的形核和扩展来吸收应变能，从而解决了增材制造合金热裂纹的“难题”。(2)本专利技术采用气体雾化法分别制备具有单相FCC晶体结构的FeMnCoCrNi系列高熵合金粉末和双相FCC→HCP马氏体相变的FeMnCoCr系列高熵合金粉末，对其进行激光增材制造研究发现，在单相FCC高熵合金中存在大量的微观裂纹，而具有双相FCC→HCP马氏体相变的高熵合金中无微观裂纹。进一步对上述增材制造高熵合金进行残余应力测试，发现具有双相FCC→HCP马氏体相变的高熵合金为压应力，而单相FCC高熵合金的残余应力为拉应力。而产生上述残余应力方向变化的主要原是由于在增材制造过程中，由于应力诱发了马氏体相变，消耗了打印过程中的残余应力，而马氏体相变过程是一个体积膨胀的过程，故导致了残余应力方向的转变。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：图1为本专利技术实施例1中单相FeMnCoCrNi高熵合金增材制造不同打印参数的光镜图片图；其中，图(a)为1600mm/s时光镜图片图，图(b)为1200mm/s时光镜图片图，图(c)为800mm/s时光镜图片图。图2为本专利技术实施例4中双相FCC→HCP马氏体相变的Fe50Mn30Co10Cr10高熵合金增材制造后不同打印参数的光镜图片图；其中，图(a)为1600mm/s时光镜图片图，图(b)为1200mm/s时光镜图片图，图(c)为800mm/s时光镜图片图。图3为本专利技术实施例中增材制造后单相和双相的XRD衍射图。图4为本专利技术实施例中单相FCC以及双相FCC→HCP马氏体相变的高熵合金增材制造后不同打印参数样品的残余应力对比图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光增材制造切变型相变阻裂的方法，其特征在于：包括，/n采用激光增材制造技术，以具有FCC→HCP马氏体相变的高熵合金粉末为增材制造专用粉末；/n对所述金属粉末在真空干燥箱中干燥12h，干燥温度为120℃；/n对干燥好的高熵合金粉末进行增材制造打印，打印参数为：激光功率为400W；扫描速度为800-1600mm/s；扫描间距为0.09mm；铺粉厚度为0.03mm；基板预热温度为100℃。/n

【技术特征摘要】
1.一种激光增材制造切变型相变阻裂的方法，其特征在于：包括，
采用激光增材制造技术，以具有FCC→HCP马氏体相变的高熵合金粉末为增材制造专用粉末；
对所述金属粉末在真空干燥箱中干燥12h，干燥温度为120℃；
对干燥好的高熵合金粉末进行增材制造打印，打印参数为：激光功率为400W；扫描速度为800-1600mm/s；扫描间距为0.09mm；铺粉厚度为0.03mm；基板预热温度为100℃。


2.如权利要求1所述的激光增材制造切变型相变阻裂的方法，其特征在于：所述高熵合金金属粉末为双相FCC→HCP马氏体相变的FeMnCoCr系列高熵合金粉末。


3.如权利要求2所述的激光增材制造切变型相变阻裂的方法，其特征在于：所述双相FCC→HCP马氏体相变的FeMnCoCr系列高熵合金粉末为Fe80-xMnxCo10Cr10(at.％)。


4.如权利要求3所述的激光增材制造切变型相变阻裂的方法，其特征在于：所述双相Fe80-...

【专利技术属性】
技术研发人员：李瑞迪，牛朋达，袁铁锤，李志明，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43