一种3D打印用高γ制造技术

本发明专利技术提供了一种3D打印用高γ'相镍基高温合金粉末，按重量百分比，其化学成分包括：Cr:8.0～13.0％，Co:8.0～10.0％，W:8.5～10.0％，Mo:0.4～0.6％，Ta:2.5～4.0％，Al:2.5～6.0％，Ti:0.5～1.0％，C:0.05

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印用高
γ
′
相镍基高温合金粉末及其制备工艺


[0001]本专利技术涉及一种3D打印用高γ
′
相镍基高温合金粉末及其制备工艺，具体而言，涉及一种可用于激光选区熔化金属3D打印技术(Selective laser melting,SLM)的高γ
′
相镍基高温合金粉末及其制备工艺。

技术介绍

[0002]3D打印技术，也称增材制造技术，由于其能快速制造复杂结构、获得新的设计空间，成为制造业领域最受关注的颠覆性技术之一。其中，激光选区熔化金属3D打印技术(Selective laser melting,SLM)是目前用途最广的金属增材制造技术之一，其采用精密聚焦激光光斑快速熔化预置铺好的一层层金属粉末，几乎可以直接获得任意形状以及具有完全冶金结合的功能零件。SLM制造技术可以制备高性能、高致密度、高精度的复杂精密零件，已被广泛应用于航空航天、医疗和汽车等领域不锈钢、钛合金、高温合金、铝合金零件的制备。
[0003]近年来，随着SLM制造技术等金属3D打印技术的高速发展，镍基高温合金零件的快速制造取得了进展，可以实现镍基高温合金零件的直接制造。
[0004]如专利文本CN113201667A公开了一种镍基高温合金是由增材制造工艺制备，且所述镍基高温合金中的用于促进γ
′‑
Ni3Al第二相析出的合金元素的含量满足：使所述镍基高温合金中的γ
′‑
Ni3Al第二相的体积分数为45～60％，且镍基高温合金中Ti元素的含量为0
‑
4wt％；其中，所述镍基高温合金中的用于促进γ
′‑
Ni3Al第二相析出的合金元素包括Al元素，优选的，还包括Ti和/或Ta元素。该专利将镍基高温合金中的γ
′‑
Ni3Al第二相含量作为平衡高温力学性能和增材制造成形性的关键参量，并提出将γ
′‑
Ni3Al相含量控制在45～60％范围内，以兼顾镍基高温合金力学性能和成形性能。
[0005]又如专利文本CN105296806B公开了一种镍基超合金粉末，其中所述超合金粉末具有允许在热处理条件下在所述超合金中确立60
‑
70体积％的γ
′
沉淀含量的化学组成。其特征在于所述粉末具有10
‑
100μm的粉末尺寸分布和球形形态并且合金元素C、B、Hf、Zr、Si的含量(重量％)之比如下：C/B＝10
‑
32；C/Hf>2；C/Zr>8；C/Si>1。一个优选的实施方案由以下化学组分(重量％)组成：7.7
‑
8.3Cr；5.0
‑
5.25Co；2.0
‑
2.1Mo；7.8
‑
8.3W；5.8
‑
6.1Ta；4.7
‑
5.1Al；1.1
‑
1.4Ti；0.08
‑
0.16C；0.005
‑
0.008B；0
‑
0.04Hf；0
‑
0.01Zr；0
‑
0.08Si；剩余部分为Ni和不可避免的杂质。
[0006]但是，相比于传统粉末冶金，3D打印技术对合金粉末的要求更高，需要粉末满足成分均匀、粒度分布窄、氧含量低、球形度高以及流动性良好等要求，目前针对3D打印技术用镍基高温合金粉末制备技术开展的研究较少，存在细粒径粉末制备困难、粉末收得率低、氧及其他杂质含量高等主要问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的主要目的在于提供一种3D打印用高γ
′
相镍基高温合金粉末及其制备工
艺，以解决现有技术中的问题。
[0008]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种3D打印用高γ
′
相镍基高温合金粉末，其特征在于，按重量百分比，其化学成分包括：Cr:8.0～13.0％，Co:8.0～10.0％，W:8.5～10.0％，Mo:0.4～0.6％，Ta:2.5～4.0％，Al:2.5～6.0％，Ti:0.5～1.0％，C:0.05
‑
0.10％，B:≤0.02％，Zr:≤0.02％，Mn:≤0.01％，Si:≤0.05％，P:≤0.01％，S:≤0.002％，O:≤0.15％，余量为Ni及其他杂质元素。
[0009]优选地，按重量百分比，其化学成分包括：Cr:8.0～10.0％，Co:8.5～9.5％，W:9～10.0％，Mo:0.4～0.6％，Ta:3.0～4.0％，Al:4.0～6.0％，Ti:0.5～1.0％，C:0.05
‑
0.10％，B:≤0.02％，Zr:≤0.02％，Mn:≤0.01％，Si:≤0.05％，P:≤0.01％，S:≤0.002％，O:≤0.15％，余量为Ni及其他杂质元素。
[0010]优选地，按重量百分比，其化学成分包括：Cr:9.78％，Co:8.72％，W:9.35％，Mo:0.58％，Ta:3.56％，Al:4.22％，Ti:0.65％，C:0.09％，B:0.015％，Zr:0.008％，Mn:0.002％，Si:≤0.04％，P:≤0.01％，S:0.0004％，O:0.0087％，余量为Ni及其他杂质元素。
[0011]优选地，所述高温合金粉末的粒径为3
‑
100μm。
[0012]优选地，所述高温合金粉末的粒径为15
‑
53μm。
[0013]优选地，所述高温合金粉末的球形度≥90％，霍尔流速≤25s/50g。
[0014]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种上述的3D打印用高γ
′
相镍基高温合金粉末的制备方法，其特征在于，使用雾化方法制备所述高温合金粉末。
[0015]优选地，所述雾化方法为真空感应熔炼雾化法。
[0016]优选地，包括坯料熔化步骤和雾化制粉步骤，
[0017]在所述坯料熔化步骤中，得到熔融的金属液；
[0018]在所述雾化制粉步骤中，将所述金属液雾化并制得所述高温合金粉末。
[0019]优选地，所述坯料熔化步骤包括真空度控制步骤、加热步骤和熔炼步骤，
[0020]在所述真空度控制步骤中，控制熔炼室的真空度并使用惰性气体置换所述熔炼室中剩余的空气；
[0021]在所述加热步骤中，将坯料加热至预定温度并保温；
[0022]在所述熔炼步骤中，得到成分均匀的所述金属液。
[0023]优选地，在所述真空度控制步骤中，所述熔炼室的真空度为10Pa以下，所述惰性气体为纯度为99.999％的氩气。
[0024]优选地，在所述加热步骤中，所述预定温度为1520～1580℃，升温速率为40～60℃/min，保温时间为5～15min。
[0025]优本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种3D打印用高γ'相镍基高温合金粉末，其特征在于，按重量百分比，其化学成分包括：Cr:8.0～13.0％，Co:8.0～10.0％，W:8.5～10.0％，Mo:0.4～0.6％，Ta:2.5～4.0％，Al:2.5～6.0％，Ti:0.5～1.0％，C:0.05
‑
0.10％，B:≤0.02％，Zr:≤0.02％，Mn:≤0.01％，Si:≤0.05％，P:≤0.01％，S:≤0.002％，O:≤0.15％，余量为Ni及其他杂质元素。2.根据权利要求1所述的3D打印用高γ'相镍基高温合金粉末，其特征在于，按重量百分比，其化学成分包括：Cr:8.0～10.0％，Co:8.5～9.5％，W:9～10.0％，Mo:0.4～0.6％，Ta:3.0～4.0％，Al:4.0～6.0％，Ti:0.5～1.0％，C:0.05
‑
0.10％，B:≤0.02％，Zr:≤0.02％，Mn:≤0.01％，Si:≤0.05％，P:≤0.01％，S:≤0.002％，O:≤0.15％，余量为Ni及其他杂质元素。3.根据权利要求1所述的3D打印用高γ'相镍基高温合金粉末，其特征在于，按重量百分比，其化学成分包括：Cr:9.78％，Co:8.72％，W:9.35％，Mo:0.58％，Ta:3.56％，Al:4.22％，Ti:0.65％，C:0.09％，B:0.015％，Zr:0.008％，Mn:0.002％，Si:≤0.04％，P:≤0.01％，S:0.0004％，O:0.0087％，余量为Ni及其他杂质元素。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的3D打印用高γ'相镍基高温合金粉末，其特征在于，所述高温合金粉末的粒径为3
‑
100μm。5.根据权利要求4所述的3D打印用高γ'相镍基高温合金粉末，其特征在于，所述高温合金粉末的粒径为15
‑
53μm。6.根据权利要求1
‑
3任一项所述的3D打印用高γ'相镍基高温合金粉末，其特征在于，所述高温合金粉末的球形度≥90％，霍尔流速≤25s/50g。7.一种根据权利要求1
‑
6任一项所述的3D打印用高γ'相镍基高温合金粉末的制备方法，其特征在于，使用雾化方法制备所述高温合金粉末。8.根据权利要求7所述的3D打印用高γ'相镍基高温合金粉末的制备方法，其特征在于，所述雾化方法为真空感应熔炼雾化法。9.根据权利要求7所述的3D打印用高γ'相镍基高温合金粉末的制备方法，其特征在于，包括坯料熔化步骤和雾化制粉步骤，在所述坯料熔化步骤中，得到熔融的金属液；在所述雾化制粉步骤中，将所述金属液雾化并制得所述高温合金粉末。10.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：束国刚，刘西河，施春宇，金晓杰，陆民刚，宋丽文，刘伟，余志勇，徐超，
申请(专利权)人：苏州倍丰激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：