一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末及其制备方法及其不锈钢的制备方法技术

一种用于激光增材制造的17

17-4PH raw material powder for laser additive manufacturing and its preparation method and its stainless steel preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种用于激光增材制造的17
‑
4PH原料粉末及其制备方法及其不锈钢的制备方法


[0001]本专利技术属于增材制造金属材料
；具体涉及一种用于激光增材制造的17
‑
4PH原料粉末及其制备方法及其不锈钢的制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，激光增材制造技术凭借其独特的技术优势得到了生产领域的广泛关注。针对航天飞行器部件批量小、要求高、试制阶段方案更改频繁的特点，增材制造能够提供一体化生产，解决零件数量多、装配精度要求高的问题，同时无模具生产能够满足设计方案更改实现快速制造。整体化结构设计和增材制造技术的结合，有效降低了生产成本和制造周期，显著提高了发动机的推重比和燃油效率。
[0003]国内外的航空航天企业相继将增材制造技术引入各种民用和军用飞行器零部件的制备上，包括各种铰链、支架、内部部件、轻质机身、机身设计，甚至发动机部件，如带有内部冷却通道的涡轮叶片、燃料喷嘴、压缩机以及集成管道系统。激光选区熔化技术在小批次、高精度快速制造上体现出巨大的优势，可有效缩短了航空航天飞行器的迭代和生产周期。
[0004]为了满足航空航天制造领域对于发动机部件较高的性能需求，往往采用可承受应力大、耐腐蚀性强的高价值材料，如先进高强钢等。17
‑
4PH不锈钢是一种典型的马氏体沉淀硬化不锈钢，相当于国内牌号的0Cr17Ni4Cu4Nb。17
‑
4PH不锈钢为添加铜元素的沉淀硬化型钢种，具有高强度、硬度和抗腐蚀等特性。经过热处理后，该不锈钢的机械性能更加完善，可以达到高达1100
‑
1300MPa的耐压强度，在飞行器的制造上具有广泛的应用前景。
[0005]传统零部件主要采用铸、锻等工艺方法制备。然而铸造工艺难以避免疏松、缩孔、晶粒粗大、偏析严重等缺陷，而锻造技术虽然精度高，产品性能优异，但其加工成本高、生产周期长，且难以加工形状复杂的零部件。作为激光增材制造技术的典型代表，激光选区熔化技术工艺自由度和材料利用率高，突破了铸、锻、焊工艺对产品结构的限制。然而，由于激光选区熔化本身技术限制，产品的内部往往会随机分布小尺寸的空隙、裂纹等缺陷；增材制造过程中的高冷却速度导致形成的强温度梯度，致使沉积态呈现严重的各向异性以及高残余应力。此外，采用激光选区熔化技术制备的17
‑
4PH不锈钢虽然在抗拉强度方面具有较优的性能表现，然而，在塑韧性上则表现的差强人意，明显低于锻件水平。这主要是由于激光选区熔化过程中的的热循环完全不同于传统制造方式，致使其内部组织相比于传统制造手段也有明显的区别。

技术实现思路

[0006]本专利技术目的是提供了力学性能优异的一种用于激光增材制造的17
‑
4PH原料粉末及其制备方法及其不锈钢的制备方法。
[0007]本专利技术通过以下技术方案实现：
[0008]一种用于激光增材制造的17
‑
4PH原料粉末，所述的一种用于激光增材制造的17
‑
4PH原料粉末的成分按照质量分数组成为：
[0009]C为0.05
‑
0.08wt％、Cr为16.5
‑
18.5wt％、Cu为3.5
‑
5.5wt％、Nb为0.25
‑
0.5wt％、Ni为4.5
‑
6.5wt％、Mn为0.05
‑
0.75wt％、Ti为0.02
‑
0.15wt％、Al为0.005
‑
0.03wt％、Si为0.62
‑
0.78wt％、Mo为0.75
‑
3wt％、Co为0.05
‑
0.1wt％、O为0.02
‑
0.05wt％、B为0.02
‑
0.05wt％、S为0.002
‑
0.005wt％、P为0.002
‑
0.01wt％、其余为Fe。
[0010]本专利技术所述的一种用于激光增材制造的17
‑
4PH原料粉末，所述的一种用于激光增材制造的17
‑
4PH原料粉末的成分按照质量分数组成为：
[0011]C为0.065
‑
0.078wt％、Cr为17.2
‑
18.0wt％、Cu为4.2
‑
5.1wt％、Nb为0.3
‑
0.4wt％、Ni为5.4
‑
6.0wt％、Mn为0.28
‑
0.55wt％、Ti为0.08
‑
0.12wt％、Al为0.015
‑
0.02wt％、Si为0.66
‑
0.71wt％、Mo为1.3
‑
2.45wt％、Co为0.068
‑
0.88wt％、O为0.02
‑
0.03wt％、B为0.035
‑
0.05wt％、S为0.002
‑
0.003wt％、P为0.002
‑
0.005wt％、其余为Fe。
[0012]一种用于激光增材制造的17
‑
4PH原料粉末，所述的一种用于激光增材制造的17
‑
4PH原料粉末为球形，80wt％的粒径尺寸为20
‑
40μm。
[0013]一种用于激光增材制造的17
‑
4PH原料粉末的制备方法，原料通过旋转电极法进行制备所述的一种用于激光增材制造的17
‑
4PH原料粉末，制备工艺为雾化室内通入99.9％的高纯氩气进行保护，压力为0.01
‑
0.1MPa，电极转速为30000
‑
50000r/min，所述原料为成分合格的旋转自耗合金电极。
[0014]一种用于激光增材制造的17
‑
4PH原料粉末的制备方法，原料通过气雾化法制备所述的一种用于激光增材制造的17
‑
4PH原料粉末，气雾化压力2
‑
7MPa，加热功率20
‑
40KW，气液流量比为0.5
‑
0.7，所述原料为成分合格的金属液体。
[0015]一种用于激光增材制造的17
‑
4PH原料粉末制备17
‑
4PH不锈钢的方法，包括如下步骤：
[0016]步骤1、打印基材前处理，待用；
[0017]步骤2、采用激光选区熔化进行打印：打印过程采用氩气作为保护气体，控制铺粉厚度为40
‑
41μm，扫描速度为600
‑
1200mm/s，激光功率范围为150～330W，扫描间距为0.8
‑
0.12mm；
[0018]步骤3、热等静压处理；
[0019]步骤4、固溶热处理；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于激光增材制造的17
‑
4PH原料粉末，其特征在于：所述的一种用于激光增材制造的17
‑
4PH原料粉末的成分按照质量分数组成为：C为0.05
‑
0.08wt％、Cr为16.5
‑
18.5wt％、Cu为3.5
‑
5.5wt％、Nb为0.25
‑
0.5wt％、Ni为4.5
‑
6.5wt％、Mn为0.05
‑
0.75wt％、Ti为0.02
‑
0.15wt％、Al为0.005
‑
0.03wt％、Si为0.62
‑
0.78wt％、Mo为0.75
‑
3wt％、Co为0.05
‑
0.1wt％、O为0.02
‑
0.05wt％、B为0.02
‑
0.05wt％、S为0.002
‑
0.005wt％、P为0.002
‑
0.01wt％、其余为Fe。2.根据权利要求1所述的一种用于激光增材制造的17
‑
4PH原料粉末，其特征在于：所述的一种用于激光增材制造的17
‑
4PH原料粉末的成分按照质量分数组成为：C为0.065
‑
0.078wt％、Cr为17.2
‑
18.0wt％、Cu为4.2
‑
5.1wt％、Nb为0.3
‑
0.4wt％、Ni为5.4
‑
6.0wt％、Mn为0.28
‑
0.55wt％、Ti为0.08
‑
0.12wt％、Al为0.015
‑
0.02wt％、Si为0.66
‑
0.71wt％、Mo为1.3
‑
2.45wt％、Co为0.068
‑
0.88wt％、O为0.02
‑
0.03wt％、B为0.035
‑
0.05wt％、S为0.002
‑
0.003wt％、P为0.002
‑
0.005wt％、其余为Fe。3.根据权利要求1或2所述的一种用于激光增材制造的17
‑
4PH原料粉末，其特征在于：所述的一种用于激光增材制造的17
‑
4PH原料粉末为球形，80wt％的粒径尺寸为20
‑
40μm。4.一种权利要求1
‑
3之一所述的一种用于激光增材制造的17
‑
4PH原料粉末的制备方法，其特征在于：原料通过旋转电极法进行制备所述的一种用于激光增材制造的17
‑
4PH原料粉末，制备工艺为雾化室内通入99.9％的高纯氩气进行保护，压力为0.01
‑
0.1MPa，电极转速为30000
‑
50000r/min，所述原料为成分合格的旋转自耗合金电极。5.一种权利要求1
‑
3之一所述的一种用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亚军，马瑞，薛丽男，张群，谢勇，孙逸铭，黄蓉蓉，檀财旺，宋晓国，
申请(专利权)人：北京动力机械研究所，
类型：发明
国别省市：