用于增材制造的金属粉末制造技术

本发明专利技术涉及用于增材制造的金属粉末，以重量含量表示，所述金属粉末的组成包含以下元素：0.01％≤C≤0.2％、2.5％≤Ti≤10％、(0.45

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于增材制造的金属粉末
[0001]本专利技术涉及用于制造钢部件的金属粉末，特别是其用于增材制造的用途。本专利技术还涉及用于制造所述金属粉末的方法。
[0002]FeTiB2钢因其优异的高弹性模量E、低密度和高抗拉强度而备受关注。然而，这样的钢板难以以良好的产量通过常规路线生产，这限制了它们的使用。
[0003]因此，本专利技术的目的是通过提供FeTiB2粉末来弥补这样的缺点，所述FeTiB2粉末在保持良好的使用特性的同时可以通过增材制造方法有效地用于制造部件。
[0004]为此目的，本专利技术的第一个主题包括用于增材制造的金属粉末，以重量含量表示，所述金属粉末的组成包含以下元素：
[0005]0.01％≤C≤0.2％
[0006]2.5％≤Ti≤10％
[0007](0.45xTi)
‑
1.35％≤B≤(0.45xTi)+0.70％
[0008]S≤0.03％
[0009]P≤0.04％
[0010]N≤0.05％
[0011]O≤0.05％
[0012]并且任选地包含：
[0013]Si≤1.5％
[0014]Mn≤3％
[0015]Al≤1.5％
[0016]Ni≤1％
[0017]Mo≤1％
[0018]Cr≤3％
[0019]Cu≤1％
[0020]Nb≤0.1％
[0021]V≤0.5％
[0022]并且包含TiB2的析出物并任选地包含Fe2B的析出物，余量为Fe和由加工产生的不可避免的杂质，金属粉末的平均圆度为至少0.70。
[0023]根据本专利技术的金属粉末还可以具有单独或组合考虑的在权利要求2至9中的任一项中列出的任选特征。
[0024]本专利技术的第二个主题包括用于制造用于增材制造的金属粉末的方法，所述方法包括：
[0025]‑
使元素和/或金属合金在高于液相线温度至少50℃的温度下熔融，以获得熔融组合物，所述熔融组合物以重量含量表示包含0.01％≤C≤0.2％、2.5％≤Ti≤10％、(0.45
×
Ti)
‑
1.35％≤B≤(0.45
×
Ti)+0.70％、S≤0.03％、P≤0.04％、N≤0.05％、O≤0.05％，并且任选地包含Si≤1.5％、Mn≤3％、Al≤1.5％、Ni≤1％、Mo≤1％、Cr≤3％、Cu≤1％、Nb≤0.1％、V≤0.5％，余量为Fe和由加工产生的不可避免的杂质，以及
[0026]‑
用加压氩气使所述熔融组合物通过喷嘴雾化。
[0027]根据本专利技术的方法还可以具有单独或组合考虑的在权利要求11至13中的任一项中列出的任选特征。
[0028]本专利技术的第三个主题包括金属部件，所述金属部件通过使用根据本专利技术的金属粉末的增材制造工艺制造或通过根据本专利技术的方法获得。
[0029]参照以下附图通过阅读以下描述将更好地理解本专利技术，该描述仅仅是为了解释的目的而提供并且决不旨在为限制性的：
[0030]‑
图1，图1是通过用氮气雾化获得的本专利技术之外的粉末的显微照片，
[0031]‑
图2，图2是通过用氩气雾化获得的根据本专利技术的粉末的显微照片。
[0032]根据本专利技术的粉末具有特定的组成，当用于制造部件时，使组成平衡以获得良好的特性。
[0033]由于当碳含量大于0.20％时，抗冷裂性和HAZ(热影响区)中的韧性降低，因此碳含量由于可焊性而受到限制。当碳含量等于或小于0.050重量％时，特别改善了电阻可焊性。
[0034]由于钢的钛含量，优选限制碳含量以避免液态金属中TiC和/或Ti(C，N)的一次析出。最大碳含量必须优选限制为0.1％，甚至更好地限制为0.080％，以便主要在凝固期间或在固相中产生TiC和/或Ti(C，N)析出物。
[0035]硅是任选的，但当添加时，由于固溶硬化，硅有效地促进提高抗拉强度。然而，过量添加硅导致形成难以去除的附着氧化物。为保持良好的表面特性，硅含量必须不超过1.5重量％。
[0036]锰元素是任选的。然而，在等于或大于0.06％的量下，锰提高淬透性，并有助于固溶硬化，因此提高了抗拉强度。锰与存在的任何硫结合，从而降低热开裂的风险。但是，高于3重量％的锰含量，在凝固期间形成锰的有害偏析的风险更大。
[0037]铝元素是任选的。然而，在等于或大于0.005％的量下，铝是用于使钢脱氧的非常有效的元素。但是，高于1.5重量％的含量，发生氧化铝的过量的一次析出，导致加工问题。
[0038]在大于0.030％的量下，硫倾向于以有害的锰硫化物的形式过度大量析出。
[0039]磷是已知在晶界处偏析的元素。其含量必须不超过0.040％以保持足够的热延性，从而避免开裂。
[0040]任选地，可以添加镍、铜或钼，这些元素提高了钢的抗拉强度。出于经济原因，这些添加被限制为1重量％。
[0041]任选地，可以添加铬以提高抗拉强度。其还允许析出更大量的碳化物。然而，其含量被限制为3重量％以制造较便宜的钢。将优选选择等于或小于0.080％的铬含量。这是因为过量添加铬导致更多的碳化物析出。
[0042]同样任选地，可以分别以等于或小于0.1％和等于或小于0.5％的量添加铌和钒，以便以细小析出的碳氮化物的形式获得互补硬化。
[0043]钛和硼在根据本专利技术的粉末中起重要作用。
[0044]钛以2.5％至10％的量存在。当钛的重量含量小于2.5％时，TiB2析出不以足够的量发生。这是因为析出的TiB2的体积分数小于5％，从而阻止了弹性模量的显著变化，弹性模量保持小于220GPa。当钛的重量含量大于10％时，在液态金属中发生粗的一次TiB2析出并且在产品中引起问题。此外，液相点升高，使得再也无法达到50℃的最低过热，使得不可
能进行粉末制造。
[0045]FeTiB2共晶析出在凝固时发生。析出的共晶性质给予形成的显微组织有利于机械特性的特定细度和均匀性。当TiB2共晶析出物的量大于5体积％时，在轧制方向上测量的钢的弹性模量可以超过约220GPa。高于10体积％的TiB2析出物，模量可以超过约240GPa，从而使得能够设计明显减轻的结构。在包含诸如铬或钼的合金元素的钢的情况下，该量可以增加到15体积％以超过约250GPa。这是因为当这些元素存在时，在共晶析出的情况下可以获得的TiB2的最大量增加。
[0046]如上所述，钛必须以足以引起内生的TiB2形成的量存在。
[0047]根据本专利技术，钛也可以通过在环境温度下以基于TiB2计算的相对于硼的亚化学计量比溶解在基体中而存在。为得到这样的亚共晶钢，钛含量优选使得：2.5％≤Ti≤4.6％。当钛的重量含量低于4.6％时，TiB2析出以析出的体积分数低于10％的方式发生。弹性模量则为220GPa至约240GPa。
[0048]根据本专利技术，钛也可以通过在环本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于增材制造的金属粉末，以重量含量表示，所述金属粉末的组成包含以下元素：0.01％≤C≤0.2％2.5％≤Ti≤10％(0.45xTi)
‑
1.35％≤B≤(0.45xTi)+0.70％S≤0.03％P≤0.04％N≤0.05％O≤0.05％并且任选地包含：Si≤1.5％Mn≤3％Al≤1.5％Ni≤1％Mo≤1％Cr≤3％Cu≤1％Nb≤0.1％V≤0.5％并且包含TiB2的析出物并任选地包含Fe2B的析出物，余量为Fe和由加工产生的不可避免的杂质，所述金属粉末的平均圆度为至少0.70。2.根据权利要求1所述的金属粉末，其中所述金属粉末的平均球形度为至少0.75。3.根据权利要求1或2中任一项所述的金属粉末，其中75％的组成所述金属粉末的颗粒具有在15μm至170μm范围内的尺寸。4.根据前述权利要求中任一项所述的金属粉末，其中至少35％的组成所述金属粉末的颗粒具有在20μm至63μm范围内的尺寸。5.根据权利要求1至4中任一项所述的金属粉末，以重量含量表示，所述金属粉末的组成包含以下元素：0.01％≤C≤0.2％3.2％≤Ti≤10％(0.45xTi)
‑
1.35％≤B≤(0.45xTi)
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0.43％S≤0.03％P≤0.04％N≤0.05％O≤0.05％并且任选地包含：Si≤1.5％Mn≤3％Al≤1.5％
Ni≤1％Mo≤1％Cr≤3％Cu≤1％Nb≤0.1％V≤0.5％并且包含TiB2的析出物。6.根据权利要求1至4中任一项所述的金属粉末，以重量含量表示，所述金属粉末的组成包含以下元素：0.01％≤C≤0.2％2.5％≤Ti≤10％(0.45xTi)
‑
0.35％≤B＜(0.45xTi)
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0.22％S≤0.03％P≤0.04％N≤0.05％O≤0.05％并且任选地包含：Si≤1.5％Mn≤3％Al≤1.5％Ni≤1％Mo≤1％Cr≤3％Cu≤1％Nb≤0.1％V≤0.5％...

【专利技术属性】
技术研发人员：瓦莱丽，
申请(专利权)人：安赛乐米塔尔公司，
类型：发明
国别省市：