一种GTD-450燃气轮机压气机叶片的增材制造及组织调控方法技术

本发明专利技术涉及一种GTD

【技术实现步骤摘要】
一种GTD
‑
450燃气轮机压气机叶片的增材制造及组织调控方法


[0001]本专利技术涉及金属激光增材制造
，更确切地说，它涉及一种GTD
‑
450燃气轮机压气机叶片的增材制造及组织调控方法。

技术介绍

[0002]GTD
‑
450是一种新型的析出强化马氏体不锈钢，具有较高的强度以及塑韧性，已广泛应用于燃气轮机的压气机叶片等结构件。GTD
‑
450压气机叶片通常是采用锻造坯料机加工生产，在叶片设计开发或机组抢修需要小批量快速制造特定叶型的叶片时，传统机加工的方法存在诸多不便。
[0003]增材制造是一种新型的制造方法，在复杂构件成型能力以及小批量快速制造灵活性等方面相较于传统机加工具有显著优势。采用增材制造方法，可在短时间内快速制造各种叶型的叶片，从而满足叶片设计开发或机组抢修时对叶片进行快速替换的迫切需求，未来应用潜力巨大。
[0004]基于粉末床的激光选区熔化增材制造方法，非常适合于制造GTD
‑
450燃气轮机压气机叶片。然而，前期研究发现激光选区熔化增材制造的GTD
‑
450显微组织各向异性且存在孔隙缺陷(粉末未完全熔化引起)，若直接使用存在局部快速失效的可能，因此需要探索一种改善GTD
‑
450增材制造部件显微组织及力学性能的方法

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是克服现有技术中的不足，提供了一种GTD
‑
450燃气轮机压气机叶片的增材制造及组织调控方法，通过热等静压+热处理方法调控GTD
‑
450沉积态组织，达到消除孔洞缺陷、改善组织并提升综合力学性能的目的。
[0006]第一方面，提供了一种GTD
‑
450燃气轮机压气机叶片的增材制造及组织调控方法，包括：
[0007]步骤1、采用气雾化法将GTD
‑
450棒料制备成粒径≤53μm，球形度≥0.9的合金粉末，并采用激光选区熔化技术进行增材制造，获取GTD
‑
450叶片部件；
[0008]步骤2、将GTD
‑
450叶片部件进行热等静压处理；
[0009]步骤3、将热等静压后的GTD
‑
450叶片部件进行热处理。
[0010]作为优选，步骤1中，所述合金粉末的化学成分为：0.025％
‑
0.050％C；0.30％
‑
0.59％Si；0.22％
‑
0.55％Mn；0.011％
‑
0.020％P；0.0018％
‑
0.0024％S；14.43％
‑
14.91％Cr；6.47％
‑
6.72％Ni；0.58％
‑
0.83％Mo；0.33％
‑
0.50％Nb；1.37％
‑
1.63％Cu；0.020％
‑
0.031％V；0.019％
‑
0.023％N；余量为Fe。
[0011]作为优选，步骤1中，所述合金粉末的粒径范围为20
‑
53μm。
[0012]作为优选，步骤1中，所述激光选区熔化技术进行GTD
‑
450叶片部件的增材制造的工艺参数为：激光功率65
‑
155W，扫描速度300
‑
1000mm/s，扫描间距0.06
‑
0.2mm，铺粉层厚
0.02
‑
0.04mm。
[0013]作为优选，步骤2中，所述热等静压处理包括：将沉积态叶片部件放入热等静压设备中进行致密化处理，随炉升温至1160
±
10℃，压力为160
±
3MPa，保温3h后随炉冷却。
[0014]作为优选，步骤3中，所述热处理，包括：将热等静压后的GTD
‑
450叶片部件放入热处理炉，随炉升温至1038
±
10℃，保温40min后油淬，然后随炉升温至577
±
5℃，保温4h后空冷。
[0015]第二方面，提供了一种如第一方面任一所述增材制造及组织调控方法所获取的GTD
‑
450燃气轮机压气机叶片。
[0016]本专利技术的有益效果是：
[0017]1.本专利技术所制造的GTD
‑
450叶片部件抗拉强度R
m
≥965MPa，屈服强度R
p0.2
≥827MPa，断后伸长率A
50mm
≥16％，具有优异的综合力学性能，可替代锻造件使用。
[0018]2.本专利技术提出了GTD
‑
450增材制造叶片的组织调控方法，采用特定的热等静压+热处理工艺参数，能够显著降低孔隙率，消除各向异性，得到均匀细密的马氏体组织。
附图说明
[0019]图1为本专利技术中的GTD
‑
450合金粉末的微观形貌示意图；
[0020]图2为本专利技术中的GTD
‑
450叶片部件沉积态的金相组织示意图；
[0021]图3为本专利技术中的GTD
‑
450叶片部件热等静压+热处理态的金相组织示意图。
具体实施方式
[0022]下面结合实施例对本专利技术做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本专利技术。应当指出，对于本
的普通人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以对本专利技术进行若干修饰，这些改进和修饰也落入本专利技术权利要求的保护范围内。
[0023]作为一种实施例，本申请提供了一种GTD
‑
450燃气轮机压气机叶片的增材制造及组织调控方法，包括：
[0024]步骤1、采用气雾化法将GTD
‑
450棒料制备成粒径≤53μm，球形度≥0.9好的合金粉末，并采用激光选区熔化技术进行增材制造，获取GTD
‑
450叶片部件；
[0025]步骤2、将GTD
‑
450叶片部件进行热等静压处理；
[0026]步骤3、将热等静压后的GTD
‑
450叶片部件进行热处理。
[0027]步骤1中，合金粉末的化学成分为：0.025％
‑
0.050％C；0.30％
‑
0.59％Si；0.22％
‑
0.55％Mn；0.011％
‑
0.020％P；0.0018％
‑
0.0024％S；14.43％
‑
14.91％Cr；6.47％
‑
6.72％Ni；0.58％
‑
0.83％Mo；0.33％
‑
0.50％Nb；1.37％
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种GTD
‑
450燃气轮机压气机叶片的增材制造及组织调控方法，其特征在于，包括：步骤1、采用气雾化法将GTD
‑
450棒料制备成粒径≤53μm，球形度≥0.9的合金粉末，并采用激光选区熔化技术进行增材制造，获取GTD
‑
450叶片部件；步骤2、将GTD
‑
450叶片部件进行热等静压处理；步骤3、将热等静压后的GTD
‑
450叶片部件进行热处理。2.根据权利要求1所述的GTD
‑
450燃气轮机压气机叶片的增材制造及组织调控方法，其特征在于，步骤1中，所述合金粉末的化学成分为：0.025％
‑
0.050％C；0.30％
‑
0.59％Si；0.22％
‑
0.55％Mn；0.011％
‑
0.020％P；0.0018％
‑
0.0024％S；14.43％
‑
14.91％Cr；6.47％
‑
6.72％Ni；0.58％
‑
0.83％Mo；0.33％
‑
0.50％Nb；1.37％
‑
1.63％Cu；0.020％
‑
0.031％V；0.019％
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0.023％N；余量为Fe。3.根据权利要求2所述的GTD
‑
450燃气轮机压气机叶片...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍听，楼玉民，赵宁宁，周梵，崔益民，杨海鸥，杨文哲，张章军，林康，
申请(专利权)人：浙江浙能技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：