NiCr20TiAl合金的船用燃烧室SLM成型方法技术

本发明专利技术提供一种NiCr20TiAl合金的船用燃烧室SLM成型方法，包括以下步骤：合金选取步骤：选取NiCr20TiAl合金粉末的粉末粒径和组成成分；打印准备步骤：将NiCr20TiAl合金粉末装入3D打印机的供粉仓内，调平并且预热基板；模型切片步骤：将船用燃烧室的三维模型在导入切片软件之后进行分层处理；激光成型步骤：设定成型仓内的氧含量、铺粉层厚、激光功率、扫描速度以及扫描间距，扫描策略为条形带扫描；表面处理步骤：去除支撑件，直至船用燃烧室的表面粗糙度达到预设出品标准。本发明专利技术能够缩短加工周期，有效减少产品缺陷的产生，提升产品的力学性能指标，从而达到船用燃烧室的应用要求。从而达到船用燃烧室的应用要求。从而达到船用燃烧室的应用要求。

【技术实现步骤摘要】
NiCr20TiAl合金的船用燃烧室SLM成型方法


[0001]本专利技术涉及3D打印
，特别是涉及一种NiCr20TiAl合金的船用燃烧室SLM成型方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着国内外舰船制造业的发展，然而，船用燃烧室为异性复杂结构件，常规机加工方式实现局部扭曲结构存在难度，即传统制造方式对于内外形状复杂一体化结构的零部件有较大的局限性，还存在生产周期长，原材料利用率低，总装配精度不高等缺点。
[0003]此外，还没有厂家对NiCr20TiAl合金进行金属3D打印的相关研究。
[0004]因此，亟需一种新的增材制造方法，来代替传统锻造方法完成船用燃烧室的成形加工。

技术实现思路

[0005]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种NiCr20TiAl合金的船用燃烧室SLM成型方法，基于船用燃烧室的结构以及NiCr20TiAl合金的特性，相较于传统铸造、锻造、机加工工艺，能够缩短加工周期，有效减少产品缺陷的产生，提升产品的力学性能指标，从而达到船用燃烧室的应用要求。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种NiCr20TiAl合金的船用燃烧室SLM成型方法，包括以下步骤：
[0007]合金选取步骤：NiCr20TiAl合金粉末的粉末粒径为15
‑
53μm，NiCr20TiAl合金的组成成分的质量百分比为：Cr:18
‑
21％，Al:1.0
‑
1.8％，Ti:1.8
‑
2.7％，Co:≤2.0％，Fe:≤1.5％，Mn:≤0.4％，Si:≤0.8％，P:≤0.02％，Cu:≤0.2％，C:0.04
‑
0.1％，S:≤0.015％，Ag:≤0.0005％，Pb:≤0.002％，B:≤0.008％，Bi：≤0.0001％，其余为Ni；
[0008]打印准备步骤：将NiCr20TiAl合金粉末装入3D打印机的供粉仓内，将用于承载3D打印产品的基板装入3D打印机的成型仓内，调平并且预热基板，基板的预热温度为80
‑
150℃，在基板上预先铺置层厚为50μm的一层NiCr20TiAl合金粉末；
[0009]模型切片步骤：将船用燃烧室的三维模型在导入切片软件之后进行分层处理，导出每层所对应的二维图形，输入预设打印工艺参数；
[0010]激光成型步骤：成型仓内的氧含量为≤1000ppm，铺粉层厚为50μm，激光功率为100
‑
300W，扫描速度为800
‑
1200mm/s，扫描间距为0.08
‑
1.2mm，扫描策略为条形带扫描，条形带的宽度为10mm，起始角度为57
°
，逐层旋转角度为67
°
；
[0011]表面处理步骤：去除船用燃烧室和基板之间的支撑件，随后对船用燃烧室进行表面喷砂处理，直至船用燃烧室的表面粗糙度达到预设出品标准。
[0012]优选地，所述激光成型步骤还包括：使激光根据预设扫描路径对NiCr20TiAl合金粉末进行选区熔化成型，每当完成一个打印层后，基板就下降50μm，继续在基板上铺置一层NiCr20TiAl合金粉末，重复选区熔化成型，直至完成全部打印层。
[0013]优选地，所述船用燃烧室包括燃烧室本体，燃烧室本体内设有依次连通的第一空腔、第二空腔以及第三空腔，第一空腔和第三空腔均朝外敞开。
[0014]优选地，所述第二空腔的轴线与第一空腔的轴线的夹角为17.9度，所述第三空腔的轴线与第一空腔的轴线的夹角为65.5度。
[0015]优选地，所述第一空腔、第二空腔以及第三空腔的容积依次逐渐变小。
[0016]优选地，所述基板由304不锈钢材料制成。
[0017]优选地，所述激光成型步骤还包括：向3D打印机的成型室内充入保护气体，所述成型仓位于成型室内。
[0018]优选地，所述NiCr20TiAl合金的船用燃烧室SLM成型方法还包括产品检测步骤：通过金相显微镜观察打印试样的切割面。
[0019]优选地，所述NiCr20TiAl合金的船用燃烧室SLM成型方法还包括试样拉伸步骤：对锻造试样和打印试样分别进行拉伸试验。
[0020]如上所述，本专利技术的NiCr20TiAl合金的船用燃烧室SLM成型方法，具有以下有益效果：合金选取步骤：NiCr20TiAl合金粉末的粉末粒径为15
‑
53μm，NiCr20TiAl合金的组成成分的质量百分比为：Cr:18
‑
21％，Al:1.0
‑
1.8％，Ti:1.8
‑
2.7％，Co:≤2.0％，Fe:≤1.5％，Mn:≤0.4％，Si:≤0.8％，P:≤0.02％，Cu:≤0.2％，C:0.04
‑
0.1％，S:≤0.015％，Ag:≤0.0005％，Pb:≤0.002％，B:≤0.008％，Bi：≤0.0001％，其余为Ni；NiCr20TiAl合金的粉末粒径和组成成分如此选取，是为了考虑船用燃烧室的复杂结构和特殊应用场景，从而能够使成型的船用燃烧室更加致密化和均质化，有利于后续激光成型步骤和表面处理步骤减少船用燃烧室内部缺陷和提升打印样品力学性能。打印准备步骤：将NiCr20TiAl合金粉末装入3D打印机的供粉仓内，将用于承载3D打印产品的基板装入3D打印机的成型仓内，调平并且预热基板，基板的预热温度为80
‑
150℃，在基板上预先铺置层厚为50μm的一层NiCr20TiAl合金粉末；对基板进行预热并且预先铺设粉末，有利于打印产品稳固地成型于基板。模型切片步骤：将船用燃烧室的三维模型在导入切片软件之后进行分层处理，导出每层所对应的二维图形，输入预设打印工艺参数；激光成型步骤：成型仓内的氧含量为≤1000ppm，铺粉层厚为50μm，激光功率为100
‑
300W，扫描速度为800
‑
1200mm/s，扫描间距为0.08
‑
1.2mm，扫描策略为条形带扫描，条形带的宽度为10mm，起始角度为57
°
，逐层旋转角度为67
°
。采用选区激光熔化3D打印机实现NiCr20TiAl合金的3D打印成型，选区激光熔化3D打印机采用的选区激光熔化根据上述工艺参数直接将合金粉末在激光束的热作用下完全熔化并凝固成型为具有良好冶金结合和较高精度的金属零件，特别适合传统加工技术难以实现的复杂薄壁精密构件复杂薄壁精密构件的主要特点为薄壁、内腔复杂以及内流道弯曲的制造。与此同时，由于SLM技术特有的高冷却速率，在冷却过程中包含大范围的非平衡凝固现象，从而使得船用燃烧室的成型件组织细小致密、成分均匀、性能优异。表面处理步骤：去除船用燃烧室和基板之间的支撑件，随后对船用燃烧室进行表面喷砂处理，直至船用燃烧室的表面粗糙度达到预设出品标准。因此，本专利技术的NiCr20TiAl合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种NiCr20TiAl合金的船用燃烧室SLM成型方法，其特征在于，包括以下步骤：合金选取步骤：NiCr20TiAl合金粉末的粉末粒径为15
‑
53μm，NiCr20TiAl合金的组成成分的质量百分比为：Cr:18
‑
21％，Al:1.0
‑
1.8％，Ti:1.8
‑
2.7％，Co:≤2.0％，Fe:≤1.5％，Mn:≤0.4％，Si:≤0.8％，P:≤0.02％，Cu:≤0.2％，C:0.04
‑
0.1％，S:≤0.015％，Ag:≤0.0005％，Pb:≤0.002％，B:≤0.008％，Bi：≤0.0001％，其余为Ni；打印准备步骤：将NiCr20TiAl合金粉末装入3D打印机的供粉仓内，将用于承载3D打印产品的基板装入3D打印机的成型仓内，调平并且预热基板，基板的预热温度为80
‑
150℃，在基板上预先铺置层厚为50μm的一层NiCr20TiAl合金粉末；模型切片步骤：将船用燃烧室(1)的三维模型在导入切片软件之后进行分层处理，导出每层所对应的二维图形，输入预设打印工艺参数；激光成型步骤：成型仓内的氧含量为≤1000ppm，铺粉层厚为50μm，激光功率为100
‑
300W，扫描速度为800
‑
1200mm/s，扫描间距为0.08
‑
1.2mm，扫描策略为条形带扫描，条形带的宽度为10mm，起始角度为57
°
，逐层旋转角度为67
°
；表面处理步骤：去除船用燃烧室(1)和基板之间的支撑件，随后对船用燃烧室(1)进行表面喷砂处理，直至船用燃烧室(1)的表面粗糙度达到预设出品标准。2.根据权利要求1所述的NiCr20TiA...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘振伟，毛丽，刘建业，王毅，史炜坚，
申请(专利权)人：上海汉邦联航激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：