粉末材料、层叠成形品、以及粉末材料的制造方法技术

一种粉末材料，其由含有夹杂物的Ni基合金的雾化粉末构成，在10000个雾化粉末的粒子中，所含有的夹杂物的粒子数为100个以下。一种层叠成形品，由含有夹杂物的Ni基合金构成，剖面中所含有的夹杂物的数量为100个/mm2以下。通过使用惰性气体的气体雾化法制造上述粉末材料的粉末材料制造方法。料制造方法。料制造方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】粉末材料、层叠成形品、以及粉末材料的制造方法


[0001]本专利技术涉及粉末材料、层叠成形品、以及粉末材料的制造方法，更具体而言，涉及能够用作层叠成形的原料的由Ni基合金构成的粉末材料、以及使用这种粉末材料制造的层叠成形品、以及这种粉末材料的制造方法。

技术介绍

[0002]作为制造三维成形品的新型技术，近年来，增材制造技术(Additive Manufacturing：AM)的发展显著。作为增材制造技术的一种，有利用能量射线照射使粉末材料固化的层叠成形法。作为使用金属粉末材料的层叠成形法，代表性的是粉末层叠熔融法和粉末沉积法这两种。
[0003]作为粉末层叠熔融法的具体例子，可以列举出：选择性激光熔融法(Selective Laser Melting：SLM)、电子束熔融法(Electron Beam Melting：EBM)等方法。在这些方法中，将由金属构成的粉末材料供给到作为基底的基材上以形成粉末床，并基于三维设计数据在粉末床的预定位置照射激光束、电子束等能量射线。由此，受到照射的部位的粉末材料通过熔融和再凝固而固化，从而形成成形品。通过反复向粉末床供给粉末材料和利用能量射线照射进行成形，使成形品以层状依次层叠而形成，从而可以得到三维成形品。另一方面，作为粉末沉积法的具体例子，可以列举出：激光金属沉积法(Laser Metal Deposition：LMD)。在该方法中，使用喷嘴向想要形成三维成形品的位置喷射金属粉末，同时进行激光束的照射，以形成具有期望形状的三维成形品。特别是，由于SLM的设计自由度高等，可以适用于制造精密且具有复杂形状的部件，从而可以期待应用于各个领域。
[0004]SLM法等层叠成形法可以通过将具有各种组成的粉末材料用作原料来实施。其中，以耐热性和耐腐蚀性优异的Ni基合金的粉末为原料的层叠成形已开始用于制造火箭发动机、涡轮叶片之类的在严酷环境下运行的机器。例如，在下述专利文献1中公开了层叠成形用的Ni基合金粉末。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1：日本特开2017
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36485号公报

技术实现思路

[0008][专利技术所要解决的课题][0009]当在由Ni基合金构成的部件中含有金属氧化物、金属碳氮化物等夹杂物时，该夹杂物可能会成为疲劳裂纹的起点，影响疲劳强度。即使在利用层叠成形法来制造由Ni基合金构成的部件的情况下，从抑制疲劳强度降低的观点来看，也期望减少所制造的成形品中夹杂物的含量。但是，在层叠成形法中，由于金属粉末在极短的时间内熔融并进一步凝固，因此对于在所制造的成形品中夹杂物是如何生成或生长的详细情况还不清楚。因此，还未确立在层叠成形品中抑制夹杂物的含量的方法。在专利文献1中对于成形品中所含有的夹
杂物也没有提及。
[0010]本专利技术所要解决的课题在于，提供：在使用由Ni基合金构成的粉末材料进行层叠成形的情况下，在所得到的层叠成形品中，能够将夹杂物的含量抑制为较低的粉末材料、以及这样将夹杂物的含量抑制为较低的层叠成形品、以及这种粉末材料的制造方法。
[0011][用于解决课题的方案][0012]为了解决上述课题，本专利技术涉及的粉末材料由含有夹杂物的Ni基合金的雾化粉末构成，在10000个所述雾化粉末的粒子中，所含有的所述夹杂物的粒子数为100个以下。
[0013]在此，所述Ni基合金可以含有选自Al、Ti、Nb中的至少1种添加元素，所述夹杂物可以含有所述添加元素的氧化物或碳氮化物中的至少一者。在这种情况下，含有所述添加元素的碳氮化物的所述夹杂物的数量可以比含有所述添加元素的氧化物的所述夹杂物少。此外，在10000个所述雾化粉末的粒子中，含有所述添加元素的碳氮化物的所述夹杂物的粒子数可以为10个以下。
[0014]所述夹杂物的粒径可以为30μm以下。此外，以平均粒径计，雾化粉末的粒子的圆形度可以为0.90以上。
[0015]以质量％计，所述Ni基合金含有：50％≤Ni≤60％、15％≤Cr≤25％、0％＜Mo≤5％、0.1％≤Ti≤1.5％、0.1％≤Al≤1.5％、0％＜Nb≤6％、0.005％≤N≤0.05％，余量由Fe和不可避免的杂质构成，并且C≤0.08％、O≤0.02％、S≤0.03％。在这种情况下，以质量％计，还可以含有选自0％＜Si≤0.5％、0％＜Mn≤5％、0.5％≤Hf≤3％、0.5％≤Zr≤3％、0％＜Co≤2％、0％＜Ta≤6％中的至少1种。
[0016]本专利技术涉及的层叠成形品由含有夹杂物的Ni基合金构成，剖面中所含有的所述夹杂物的数量为100个/mm2以下。
[0017]在此，所述Ni基合金可以含有选自Al、Ti、Nb中的至少1种添加元素，所述夹杂物可以含有所述添加元素的氧化物或碳氮化物中的至少一者。在这种情况下，含有所述添加元素的碳氮化物的所述夹杂物的数量可以比含有所述添加元素的氧化物的所述夹杂物少。此外，含有所述添加元素的碳氮化物的夹杂物的数量可以为10个/mm2以下。所述剖面中的所述夹杂物的粒径可以为30μm以下。
[0018]以质量％计，所述Ni基合金可以含有：50％≤Ni≤60％、15％≤Cr≤25％、0％＜Mo≤5％、0.1％≤Ti≤1.5％、0.1％≤Al≤1.5％、0％＜Nb≤6％、0.005％≤N≤0.05％，余量由Fe和不可避免的杂质构成，并且C≤0.08％、O≤0.02％、S≤0.03％。在这种情况下，以质量％计，还可以含有选自0％＜Si≤0.5％、0％＜Mn≤5％、0.5％≤Hf≤3％、0.5％≤Zr≤3％、0％＜Co≤2％、0％＜Ta≤6％中的至少1种。
[0019]本专利技术涉及的粉末材料的制造方法是通过使用惰性气体的气体雾化法来制造所述粉末材料的方法。
[0020]在此，所述惰性气体可以是稀有气体。
[0021][专利技术效果][0022]上述专利技术涉及的粉末材料由Ni基合金的雾化粉末构成，可以适合用作SLM等层叠成形的原料。此外，在10000个雾化粉末的粒子中，夹杂物的含量被抑制在100个以下，从而在所制造的层叠成形品中可以将夹杂物的含量抑制为较低。其结果，在层叠成形品中，可以抑制因夹杂物的存在而引起的疲劳强度的降低。根据专利技术人的研究可知，在以Ni基合金粉
末为原料的层叠成形的工序中，实质上不会发生夹杂物的生成或生长，由原料粉末中含有的夹杂物的量基本可以确定所得的层叠成形品中的夹杂物的量。因此，通过将作为原料的粉末材料中的夹杂物的含量抑制为上述水平，在所制造的层叠成形品中可以将夹杂物的含量抑制地足够低。
[0023]在此，在Ni基合金含有选自Al、Ti、Nb中的至少1种添加元素、且夹杂物含有添加元素的氧化物或碳氮化物中的至少一者的情况下，通过使这些添加元素包含在Ni基合金中，在所制造的层叠成形品中可以提高材料强度。另一方面，这些添加元素容易形成氧化物、碳氮化物，但是在上述专利技术涉及的粉末材料中，夹杂物的含量受到限制，因此在层叠成形品中可以充分地抑制有助于疲劳强本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种粉末材料，其特征在于，由含有夹杂物的Ni基合金的雾化粉末构成，在10000个所述雾化粉末的粒子中，所含有的所述夹杂物的粒子数为100个以下。2.根据权利要求1所述的粉末材料，其特征在于，所述Ni基合金含有选自Al、Ti、Nb中的至少1种添加元素，所述夹杂物含有所述添加元素的氧化物或碳氮化物中的至少一者。3.根据权利要求2所述的粉末材料，其特征在于，含有所述添加元素的碳氮化物的所述夹杂物的数量比含有所述添加元素的氧化物的所述夹杂物少。4.根据权利要求2或3所述的粉末材料，其特征在于，在10000个所述雾化粉末的粒子中，含有所述添加元素的碳氮化物的所述夹杂物的粒子数为10个以下。5.根据权利要求1至4中任一项所述的粉末材料，其特征在于，所述夹杂物的粒径为30μm以下。6.根据权利要求1至5中任一项所述的粉末材料，其特征在于，以平均粒径计，所述雾化粉末的粒子的圆形度为0.90以上。7.根据权利要求1至6中任一项所述的粉末材料，其特征在于，以质量％计，所述Ni基合金含有：50％≤Ni≤60％、15％≤Cr≤25％、0％＜Mo≤5％、0.1％≤Ti≤1.5％、0.1％≤Al≤1.5％、0％＜Nb≤6％、0.005％≤N≤0.05％；余量由Fe和不可避免的杂质构成，并且C≤0.08％、O≤0.02％、S≤0.03％。8.根据权利要求7所述的粉末材料，其特征在于，以质量％计，进一步含有选自0％＜Si≤0.5％、0％＜Mn≤5％、0.5％≤Hf≤3％、0.5％≤Zr≤3％、0％＜Co≤2％、0％＜Ta≤6％中的至少1种。9.一种层叠成形品，其特征在于，
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【专利技术属性】
技术研发人员：臼田辉贵，山田慎之介，大崎元嗣，
申请(专利权)人：大同特殊钢株式会社，
类型：发明
国别省市：