本发明专利技术提供了一种选区激光熔化成形镍基高温合金及其制备方法，属于金属粉末增材制造技术领域。本发明专利技术采用CrFeNb合金粉末作为晶粒细化剂，元素成分在镍基高温合金粉末的成分范围内，保证制备的镍基高温合金的成分与原始合金同质；CrFeNb合金粉末能够细化镍基高温合金中的晶粒，使合金内部各向异性的柱状晶粒结构转变为等轴晶组织，从而提高合金的力学性能。实施例的结果显示，本发明专利技术制备的镍基高温合金的室温屈服强度≥710MPa，抗拉强度≥1010MPa，延伸率≥19％，硬度≥330HV；经过热处理后，镍基高温合金的屈服强度≥1400MPa，抗拉强度≥1100MPa，延伸率≥5.09％，硬度≥530HV。硬度≥530HV。硬度≥530HV。
【技术实现步骤摘要】
一种选区激光熔化成形镍基高温合金及其制备方法
[0001]本专利技术涉及金属粉末增材制造
，尤其涉及一种选区激光熔化成形镍基高温合金及其制备方法。
技术介绍
[0002]镍基高温合金能够在600℃以上承受较高应力，并具有良好的抗氧化和抗腐蚀性能、优异的力学性能以及较好的冷、热加工性能，因此被广泛应用于航空、航天发动机和地面燃气轮机等热端部件，是现代国民经济和国防建设不可替代的关键结构材料。其中，IN718合金是世界上使用量最大的高温合金，占高温合金总量的35％以上，由于其具有优异的机械力学性能和铸造、焊接、机加工等冷、热加工性能且成本低廉，被广泛应用于航空发动机的机匣、紧固件及传动部件等中温服役的热端部件。
[0003]目前，采用3D打印技术制备镍基高温合金是一种常见的生产工艺，虽然可以通过调整成形参数获得致密度高、成形质量好、组织细化、少或无冶金缺陷的样品，但由于加工过程中产生的高温度梯度、高冷却速率，使得镍基高温合金内部极易产生强各向异性的柱状晶粒结构，而非全部的等轴晶组织，导致合金的力学性能也呈现出各向异性的特征，严重影响镍基高温合金的使用寿命。因此，需要提供一种能够细化晶粒、提高镍基高温合金力学性能的制备方法。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提供一种选区激光熔化成形镍基高温合金及其制备方法，本专利技术提供的制备方法能够促进等轴晶的形成，提高镍基高温合金的力学性能。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种选区激光熔化成形镍基高温合金的制备方法，包括以下步骤：
[0007](1)将镍基高温合金粉末与晶粒细化剂依次进行球磨和干燥，得到混合粉末；所述镍基高温合金粉末为IN718合金粉末，所述晶粒细化剂为CrFeNb合金粉末；
[0008](2)对所述步骤(1)得到的混合粉末进行选区激光熔化成形，得到镍基高温合金。
[0009]优选地，以质量百分比计，所述步骤(1)中镍基高温合金粉末包括下述组分：Fe：18～19％，Ni：52～53％，Cr：19～20％，Mo：3.0～3.5％，Al：0.2～0.3％，Ti：0.7～0.8％，Nb：5.4～5.6％，Co：0.2～0.3％，C：0.01～0.02％，Mn：0.04～0.05％，Si：0.1～0.2％，Cu：0.02～0.03％，S≤0.0015％和B≤0.005％。
[0010]优选地，所述步骤(1)中镍基高温合金粉末的粒径≤53μm，平均粒径为20～25μm，氧含量为300～310ppm，松装密度为4.30～4.40g/cm3，振实密度为5.00～5.10g/cm3。
[0011]优选地，以质量百分比计，所述步骤(1)中的CrFeNb合金粉末包括下述组分：Cr：24～28％，Fe：25～30％和Nb：45～50％。
[0012]优选地，所述步骤(1)中CrFeNb合金粉末的粒径≤25μm，理论密度为8.0～8.5g/cm3。
[0013]优选地，以质量百分比计，所述步骤(1)的混合粉末中晶粒细化剂的含量为2～4％。
[0014]优选地，所述步骤(1)中干燥的温度为60～80℃，干燥的时间为12～24h。
[0015]优选地，所述步骤(2)中选区激光熔化成形的参数：激光功率为200～250W，扫描速度为667～833mm/s，加工层厚为40～60μm，扫描间距为50～90μm，光斑直径为75μm。
[0016]优选地，所述步骤(2)中的选区激光熔化成形在保护气氛中进行，所述保护气氛为高纯氩气。
[0017]本专利技术提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的镍基高温合金。
[0018]本专利技术提供了一种选区激光熔化成形镍基高温合金的制备方法，包括以下步骤：(1)将镍基高温合金粉末与晶粒细化剂依次进行球磨和干燥，得到混合粉末；所述镍基高温合金粉末为IN718合金粉末，所述晶粒细化剂为CrFeNb合金粉末；(2)对所述步骤(1)得到的混合粉末进行选区激光熔化成形，得到镍基高温合金。本专利技术采用CrFeNb合金粉末作为晶粒细化剂，合金粉末中的元素成分均在镍基高温合金粉末的成分范围内，不会引入杂质元素，保证制备的镍基高温合金的成分与原始合金同质；在进行选区激光熔化成形的过程中，CrFeNb合金粉末能够细化镍基高温合金中的晶粒，使合金内部各向异性的柱状晶粒结构转变为等轴晶组织，从而提高合金的力学性能。实施例的结果显示，本专利技术提供的制备方法制备的镍基高温合金的室温屈服强度≥710MPa，抗拉强度≥1010MPa，延伸率≥19％，硬度≥330HV；经过热处理后，镍基高温合金的屈服强度≥1400MPa，抗拉强度≥1100MPa，延伸率≥5.09％，硬度≥530HV。
附图说明
[0019]图1为本专利技术实施例1所述步骤(1)制备的混合粉末的电镜图；
[0020]图2为本专利技术实施例1制备的镍基高温合金的试样图；
[0021]图3为本专利技术实施例1制备的镍基高温合金的显微组织图；
[0022]图4为本专利技术实施例2制备的镍基高温合金的试样图；
[0023]图5为本专利技术实施例1和对比例1制备的镍基高温合金的室温拉伸曲线对比图；
[0024]图6为本专利技术实施例2和对比例1制备的镍基高温合金和热处理镍基高温合金的室温拉伸曲线对比图。
具体实施方式
[0025]本专利技术提供了一种选区激光熔化成形镍基高温合金的制备方法，包括以下步骤：
[0026](1)将镍基高温合金粉末与晶粒细化剂依次进行球磨和干燥，得到混合粉末；所述镍基高温合金粉末为IN718合金粉末，所述晶粒细化剂为CrFeNb合金粉末；
[0027](2)对所述步骤(1)得到的混合粉末进行选区激光熔化成形，得到镍基高温合金。
[0028]本专利技术将镍基高温合金粉末与晶粒细化剂依次进行球磨和干燥，得到混合粉末。
[0029]在本专利技术中，所述镍基高温合金粉末为IN718合金粉末，以质量百分比计，所述镍基高温合金粉末优选包括下述组分：Fe：18～19％，Ni：52～53％，Cr：19～20％，Mo：3.0～3.5％，Al：0.2～0.3％，Ti：0.7～0.8％，Nb：5.4～5.6％，Co：0.2～0.3％，C：0.01～0.02％，Mn：0.04～0.05％，Si：0.1～0.2％，Cu：0.02～0.03％，S≤0.0015％和B≤0.005％，更优选
为Fe：18.63％，Ni：52.1448％，Cr：19.14％，Mo：3.13％，Al：0.23％，Ti：0.76％，Nb：5.41％，Co：0.28％，C：0.0191％，Mn：0.044％，Si：0.18％，Cu：0.028％，S：0.0011％和B：0.003％。本专利技术对所述镍基高温合金粉末的具体来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。
[0030]在本专利技术中，所述镍基高温合金粉末的粒径优选≤53μm，更优本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种选区激光熔化成形镍基高温合金的制备方法，包括以下步骤：(1)将镍基高温合金粉末与晶粒细化剂依次进行球磨和干燥，得到混合粉末；所述镍基高温合金粉末为IN718合金粉末，所述晶粒细化剂为CrFeNb合金粉末；(2)对所述步骤(1)得到的混合粉末进行选区激光熔化成形，得到镍基高温合金。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，以质量百分比计，所述步骤(1)中镍基高温合金粉末包括下述组分：Fe：18～19％，Ni：52～53％，Cr：19～20％，Mo：3.0～3.5％，Al：0.2～0.3％，Ti：0.7～0.8％，Nb：5.4～5.6％，Co：0.2～0.3％，C：0.01～0.02％，Mn：0.04～0.05％，Si：0.1～0.2％，Cu：0.02～0.03％和S≤0.0015％，B≤0.005％。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中镍基高温合金粉末的粒径≤53μm，平均粒径为20～25μm，氧含量为300～310ppm，松装密度为4.30～4.40g/cm3，振实密度为5.00～5.10g/cm3。4....
【专利技术属性】
技术研发人员：苏海军，赵勇，王萌，张军，郭敏，刘林，傅恒志，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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