基于同轴送粉激光增材制造制备镍基单晶高温合金的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于同轴送粉激光增材制造制备镍基单晶高温合金的方法，具体包括：在锻态或铸态镍基高温合金基板上进行同轴送粉激光增材制造并且加入辅助红外光源加热，成形具有一定尺寸的试样；以具有定向凝固组织特征的增材部分侧面为基板进行第二次激光增材制造，获得晶体取向基本一致的增材成形试样，重复第二步直至得到单晶组织；将除最后一次增材成形以外部分切除，剩余部分则是晶体取向完全一致的单晶高温合金。本发明专利技术的有益效果是：提供的单晶制备方法利用激光增材制造定向散热和定向生长特点实现晶体取向由随机到定向再到单晶的过渡，较选晶法、籽晶法等技术具有效率高的特点。效率高的特点。效率高的特点。

【技术实现步骤摘要】
基于同轴送粉激光增材制造制备镍基单晶高温合金的方法


[0001]本专利技术涉及激光增材制造领域，具体涉及一种基于同轴送粉激光增材制造制备镍基单晶高温合金的方法。

技术介绍

[0002]作为单晶制造的方法，选晶法、籽晶法以及籽晶加选晶法等已为公众所知。但目前还没有基于激光增材制造技术利用镍基高温合金外延生长特性进行多次选晶的方法。
[0003]单晶高温合金主要用于制造航空发动机、燃气轮机热端涡轮叶片，具有良好的高温强度、抗氧化和抗腐蚀性能、抗疲劳和抗蠕变性能、断裂性能和组织稳定性。而其承温能力是提升发动机性能、效率、可靠性的关键技术指标。
[0004]在欧美一些发达国家，单晶高温合金的研发工作开展早、技术成熟度高，但对单晶高温合金研发及单晶叶片的研制一直非常重视。单晶发动机叶片的性能虽然较为优异，但是单晶叶片的材料和制造成本高达上万美元，并且其使用寿命受热疲劳裂纹、叶尖腐蚀、表面磨损和热腐蚀等缺陷的限制。单晶叶片的更换很大程度上影响了现代航空发动机和燃气轮机的运行成本。
[0005]目前，先进航空发动机叶片材料多选用具有优本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于同轴送粉激光增材制造制备镍基单晶高温合金的方法，其特征在于包括四个步骤：第一步，在锻态或铸态合金基板上采用同轴送粉激光增材制造镍基高温合金；定向凝固组织中取向一致的枝晶所占比例为70％；第二步，选晶，将第一步的增材件试样进行去应力退火后将增材部分侧面铣削加工至表面平整，以此为基板采用与第一步相同的同轴送粉激光增材制造工艺参数进行第二步激光增材过程；定向凝固组织中取向一致的枝晶所占比例为95％；第三步，重复选晶，以第二步选晶后所获得的增材件试样为基板，重复第二步的选晶过程；经过第三步的选晶后，所获得的增材区组织中取向一致的枝晶所占比例为100％，获得所有晶体取向完全一致的单晶组织；第四步，将基板部分线切割切除，再次进行第二步相同的去应力退火处理，剩余部分即是所需要的的单晶高温合金试样。2.根据权利要求1所述的一种基于同轴送粉激光增材制造制备镍基单晶高温合金的方法，其特征在于：第一步在锻态或铸态合金基板上采用同轴送粉激光增材制造镍基高温合金具体为：(1)在锻态或铸态合金基板上采用多层多道单向直线沉积方式激光增材成形一定尺寸的试样；(2)激光热输入过程中为高温度梯度、高凝固速度，增材区组织为定向凝固的枝晶组织；(3)对同轴送粉过程中的散热条件做限制，利用辅助红外光源对增材件试样四周表面进行加热，减少熔池水平方向的散热，只通过基板向下散热，使得散热方向为竖直方向，枝晶优先沿散热方向生长；(4)使得取向一致的枝晶所占比例提高，为70％。3.根据权利要求1所述的一种基于同轴送粉激光增材制造制备镍基单晶高温合金的方法，其特征在于：第一步中的锻态或铸态合金基板，等轴晶平均晶粒尺寸...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘奋成，高健，刘丰刚，黄春平，郑海忠，胡晓安，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：发明
国别省市：