基于高铬镍基高温合金的3D打印方法技术

本发明专利技术涉及一种基于高铬镍基高温合金的3D打印方法。基于高铬镍基高温合金的3D打印方法包括步骤：将高铬镍基高温合金粉末平铺，以得到当前层；高铬镍基高温合金粉末中铬的质量百分比含量大于或等于32％；利用激光束对当前层的预设区域进行扫描烧结，使所述预设区域内的高铬镍基高温合金粉末熔化；返回执行步骤粉末平铺步骤及激光束扫描烧结步骤，以逐层叠加形成预设形状的3D打印结构；其中，激光扫描烧结时，激光体积能量密度在76.190J/mm3至88.095J/mm3的范围之内。上述基于高铬镍基高温合金的3D打印方法，制备的3D打印结构在兼顾较高的常温力学性能的同时，还具有较高的高温持久性能，达到甚至超过标准铸件的高温力学性能指标要求。能指标要求。能指标要求。

【技术实现步骤摘要】
基于高铬镍基高温合金的3D打印方法


[0001]本专利技术涉及3D打印
，特别是涉及一种基于高铬镍基高温合金的3D打印方法。

技术介绍

[0002]高铬高温合金因其良好的高温性能，是工作温度区间在400—800℃之间航空发动机热端部件的首选材料之一。目前，大部分零部件采用精密铸造的方式整体制造，虽然一定程度上解决了复杂航空发动机热端部件的成形问题，但常温力学性能偏低，成品率不足20％。
[0003]激光选区熔化增材制造技术是成形中小型复杂航空发动机热端部件的有效手段之一，但该技术因其非平衡状态下快速凝固的成形特点，其制备的高铬镍基高温合金材料通常为纳米/亚微米级细晶结构，常温力学性能远超同类精密铸造件，甚至达到锻件水平。但是高温性能，尤其是高温持久性能较差，仅能达到铸件标准的20
‑
50％，极大的限制了3D打印高铬镍基高温合金的应用拓展。因此，亟需开发一种提高3D打印高Cr镍基高温合金高温持久性能的方法，在兼顾常温力学性能达到锻件标准的同时，兼顾高温性能达到同类铸件标准。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要提供一种能够提高高铬镍基高温合金3D打印结构的高温持久性能的基于高铬镍基高温合金的3D打印方法。
[0005]一种基于高铬镍基高温合金的3D打印方法，包括步骤：
[0006]将高铬镍基高温合金粉末平铺，以得到当前层；所述高铬镍基高温合金粉末中铬的质量百分比含量大于或等于32％；
[0007]利用激光束对所述当前层的预设区域进行扫描烧结，使所述预设区域内的高铬镍基高温合金粉末熔化；
[0008]返回执行步骤所述粉末平铺步骤及所述激光束扫描烧结步骤，以逐层叠加形成预设形状的3D打印结构；
[0009]其中，激光扫描烧结时，激光体积能量密度在76.190J/mm3至88.095J/mm3的范围之内。
[0010]在其中一个实施例中，所述高铬镍基高温合金粉末包括如下质量百分比的组分：W：4.3
‑
5.5％，Mo：2.3
‑
3.5％，Al：0.7
‑
1.3％，Ti：0.7
‑
1.3％，Nb：0.7
‑
1.3％，C：0.03
‑
0.1％，Cr≥32％，Fe≤0.5，B≤0.008，Ce≤0.03，Si≤0.3，S≤0.01，Y≤0.04，Ca≤0.02，Ni余量。
[0011]在其中一个实施例中，所述高铬镍基高温合金粉末的粉末粒度为15μm至53μm；d
10
的粉末粒度为19
±
3μm，d
50
的粉末粒度为30
±
3μm，d
90
粉末粒度为47
±
3μm。
[0012]在其中一个实施例中，所述高铬镍基高温合金粉末的空心粉率小于或等于0.5％。
[0013]在其中一个实施例中，所述高铬镍基高温合金粉末的氧含量≤100ppm。
[0014]在其中一个实施例中，所述激光束扫描烧结时，激光扫描速度小于或等于700mm/s，单层烧结层的层厚大于或等于50μm，激光扫描间距为0.12μm至0.14μm。
[0015]在其中一个实施例中，所述激光扫描烧结时，采用zig
‑
zag的之字形激光扫描路径。
[0016]在其中一个实施例中，将高铬镍基高温合金粉末平铺的步骤包括：
[0017]提供一不锈钢基板；
[0018]对所述不锈钢基板预热至预设温度；
[0019]将所述高铬镍基高温合金粉末平铺在预热后的所述不锈钢基板上。
[0020]在其中一个实施例中，将高铬镍基高温合金粉末平铺的步骤之前，还包括步骤：
[0021]将激光选区熔化设备的成形腔室内抽真空至预设压力值；
[0022]向所述成形腔室内充入惰性保护气体；
[0023]返回执行所述抽真空和所述充入惰性保护气体的步骤，直至所述成形腔室内的氧含量小于100ppm，并使所述成形腔室内的压力保持稳定；
[0024]将高铬镍基高温合金粉末平铺的步骤为：将所述高铬镍基高温合金粉末平铺在所述激光选区熔化设备的成形腔室内。
[0025]在其中一个实施例中，在逐层叠加形成预设形状的3D打印结构的步骤之后，还包括步骤：将所述3D打印结构在成形腔室内放置预设时间段。
[0026]上述基于高铬镍基高温合金的3D打印方法，利用高铬镍基高温合金粉末制备的3D打印结构，且高铬镍基高温合金粉末中铬的质量百分比含量大于或等于32％，故高铬镍基高温合金粉末中铬的含量非常高，具有较大的硬度和较强的耐腐蚀性，使得通过上述方法获得的3D打印结构的室温力学性能能够达到锻件的标准。而通过在激光束扫描烧结时将激光束体积能量密度稳定在一个较低的范围内，以确保激光束扫描烧结过程中粉末晶粒的垂直生长，提高了3D打印结构的材料高温持久性能，使得通过上述方法获得的3D打印结构的高温力学性能能够达到同类铸件的标准。因此，上述基于高铬镍基高温合金的3D打印方法，制备的3D打印结构在兼顾较高的常温力学性能的同时，还具有较高的高温持久性能，达到甚至超过标准铸件的高温力学性能指标要求。
附图说明
[0027]通过阅读对下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在全部附图中，用相同的附图标号表示相同的部件。在附图中：
[0028]图1为本专利技术较佳实施例中基于高铬镍基高温合金的3D打印方法的流程示意图；
[0029]图2为图1所示高铬镍基高温合金的3D打印方法中步骤S200的流程示意图；
[0030]图3为图1所示高铬镍基高温合金的3D打印方法中步骤S400至步骤S600的流程示意图。
具体实施方式
[0031]为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的较佳的实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文
所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。
[0032]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0033]在描述位置关系时，除非另有规定，否则当一元件被指为在另一元件“上”时，其能直接在其他元件上或亦可存在中间元件。亦可以理解的是，当元件被指为在两个元件“之间”时，其可为两个元件之间的唯一一个，或亦可存在一或多个中间元件。
[0034]在使用本文中描述的“包括”、“具有”、和“包含”的情况下，除非使用了明确的限定用语，例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于高铬镍基高温合金的3D打印方法，其特征在于，包括步骤：将高铬镍基高温合金粉末平铺，以得到当前层；所述高铬镍基高温合金粉末中铬的质量百分比含量大于或等于32％；利用激光束对所述当前层的预设区域进行扫描烧结，使所述预设区域内的高铬镍基高温合金粉末熔化；返回执行步骤所述粉末平铺步骤及所述激光束扫描烧结步骤，以逐层叠加形成预设形状的3D打印结构；其中，激光扫描烧结时，激光体积能量密度在76.190J/mm3至88.095J/mm3的范围之内。2.根据权利要求1所述的3D打印方法，其特征在于，所述高铬镍基高温合金粉末包括如下质量百分比的组分：W：4.3
‑
5.5％，Mo：2.3
‑
3.5％，Al：0.7
‑
1.3％，Ti：0.7
‑
1.3％，Nb：0.7
‑
1.3％，C：0.03
‑
0.1％，Cr≥32％，Fe≤0.5，B≤0.008，Ce≤0.03，Si≤0.3，S≤0.01，Y≤0.04，Ca≤0.02，Ni余量。3.根据权利要求1所述的3D打印方法，其特征在于，所述高铬镍基高温合金粉末的粉末粒度为15μm至53μm；d
10
的粉末粒度为19
±
3μm，d
50
的粉末粒度为30
±
3μm，d
90
粉末粒度为47
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李礼，杨凯，陈振湘，郭子傲，
申请(专利权)人：湖南云箭科技有限公司，
类型：发明
国别省市：