本发明专利技术公开了一种制备全柱状晶Inconel 625合金薄壁体的方法，基于冷金属过渡的电弧增材制造技术，在Q235多晶钢板上制备Inconel 625单道多层次薄壁体，本发明专利技术通过调整送丝速度，合理选择焊接速度、层间冷却温度等工艺参数，便可制备得到全柱状晶结构Inconel 625合金薄壁体。制备的Inconel 625合金薄壁体均由柱状晶组成，且柱状晶尺寸较为均匀、细小，不仅有效的改善了增材制造方法制备Inconel 625合金薄壁体过程中晶粒形貌、尺寸不均匀的问题，而且效率高、成本低，适用于工业化生产。适用于工业化生产。适用于工业化生产。
【技术实现步骤摘要】
基于电弧增材制造制备全柱状晶镍基合金薄壁体的方法
[0001]本专利技术涉及一种全柱状晶Inconel 625合金薄壁体的冷金属过渡的电弧增材制造方法，属于有色金属加工领域。
技术介绍
[0002]镍基625合金（Inconel 625）具有良好的力学性能，较高的抗氧化、抗腐蚀性能，即使在高温、高压条件下各种性能依然表现优异，是制造航空航天发动机高温部件的关键材料之一。增材制造是一种可以直接将三维模型转化为实体零件的技术，解决了传统方法制备Inconel 625零件成型难，成本高等一系列问题，极大提高了Inconel 625的应用潜力。
[0003]Inconel 625合金在大多数增材制造工艺过程中，由于熔池小、能量集中，生产的薄壁体不会出现粗大的且贯穿熔覆层界的柱状晶，一般出现等轴晶和柱状晶的混合结构，造成层边界晶粒和沉积层内部晶粒的形貌、尺寸差异巨大。而经过后热处理时，也很难消除层间的等轴晶晶界，获得均匀的柱状晶结构薄壁体。因此如何控制增材制造工艺参数，获得组织均匀的薄壁体也成为增材制造中的技术难点。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是提出一种增材制造制备全柱状晶Inconel 625合金薄壁体的方法，通过该方法，能获得纵向全柱状晶，有效的改善了Inconel 625合金薄壁体内部晶粒结构不均匀，层边界晶粒和沉积层内部晶粒的形貌、尺寸差异巨大的问题，适用于工业化生产。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种制备全柱状晶Inconel 625合金薄壁体的方法，采用电弧增材制造，其具体步骤如下：（1）将长方体Q235碳钢合金板作为基材放置操作台；（2）在所述Q235长方体合金基板的表面进行单道多层次的冷金属过渡电弧增材制造，从而获得单道多层次Inconel 625合金薄壁体。
[0006]进一步地，步骤（1）中，Q235碳钢基板的尺寸为基板尺寸为200 mm
ꢀ×ꢀ
150 mm
ꢀ×ꢀ
16 mm （长
ꢀ×ꢀ
宽
ꢀ×ꢀ
高）。
[0007]进一步地，步骤（2）中，为了改善沉积薄壁体的质量，减小孔隙，进行单道多层次的冷金属过渡电弧增材制造过程中，层与层之间采取旋转180 o
交替反向沉积的方式。
[0008]进一步地，步骤（2）中，冷金属过渡电弧增材制造过程中，层间冷却温度为25 ℃。
[0009]进一步地，步骤（2）中，冷金属过渡电弧增材制造过程中，送丝方式采用同轴送丝，焊丝采用直径1.2 mm的Inconel 625丝材，控制焊接速度为13 mm/s，送丝速度为 8
‑
9 m/min。
[0010]进一步地，步骤（2）中，冷金属过渡电弧增材制造采用Arcal 33（70%Ar+30%He的混合气体）作为保护气体，以防止在制造过程中焊缝沉积层被氧化。
[0011]进一步地，制备的全柱状晶Inconel 625合金薄壁体的长度为110
‑
140 mm，高度
50
‑
70 mm；其内部平均柱状晶晶粒宽度为560
‑
670 μm。
[0012]本专利技术与现有技术相比，其显著优点如下：（1）本专利技术基于冷金属过渡电弧增材制造，通过调控工艺参数，借助层间温度的控制，得到了一种具备定向柱状晶且组织结构均匀的薄壁体，沉积效率高、设备简单，极大的降低了制造周期以及制造成本。
[0013]（2）本专利技术结合冷金属过渡技术利用电弧增材制造的方法制备了具有全柱状晶结构的Inconel 625合金直壁体。由于冷金属过渡的电弧增材制造过程中熔池尺寸更大，冷却速度相对较慢，得到晶粒尺寸更大，根据Inconel 625合金的凝固特点和增材制造逐层沉积的工艺特点，沉积过程中晶粒的生长方向更易沿着建筑方向外延生长，从而得到了粗大且均匀的柱状晶组织。
附图说明
[0014]图1为实施例1中冷金属过渡的电弧增材制造Inconel 625合金制备体的电子背散射衍射电镜图片。
[0015]图2为实施例2中冷金属过渡的电弧增材制造Inconel 625合金制备体的电子背散射衍射电镜图片。
[0016]图3为对比例1中冷金属过渡的电弧增材制造Inconel 625合金制备体的电子背散射衍射电镜图片。
[0017]图4为对比例2中冷金属过渡的电弧增材制造Inconel 625合金制备体的电子背散射衍射电镜图片。
具体实施方式
[0018]以下将结合本专利技术实施例与对比例中的附图对本专利技术的技术方案进行描述。
[0019]实施例1：（1）首先将经铸造后的Q235合金基板置于操作台上，将Q235合金基板沉积侧表面进行激光打磨处理，打磨后先用清水清洗，再用无水乙醇清洗，然后用无水丙酮进行清洗，最后用清水清洗，使基材表面无油污和其他杂质。
[0020]（2）在Q235合金基板上进行基于冷金属过渡的电弧增材制造，为了改善沉积薄壁体的质量，减小孔隙，沉积过程中，层与层之间采取旋转180 o
交替反向沉积，每沉积一道次熔覆层，均需等待其温度冷却至25
°
，再进行下一道熔覆层的沉积，冷却方式为空冷，主要是为了避免连续沉积的导致层间热量积聚，进而引起薄壁体坍塌，冷金属过渡的电弧增材制造工艺参数为：焊丝采用ERNiCrMo
‑
3合金丝材，焊枪焊接速度为13 mm/s，进丝速度为8 m/min，此时的电流和电压分别为163 A，15.6 V。
[0021]本实施例中所得Inconel 625合金薄壁体编号为#1，如图1所示为Inconel 625合金薄壁体#1电子背散射衍射电镜图，使用该工艺制备的薄壁体沿建筑方向均由晶贯穿层边界柱状晶组成，柱状晶的平均宽度尺寸约为560 μm。
[0022]实施例2：与实施例1不同之处在于：冷金属过渡的电弧增材制造工艺参数为：焊枪焊接速度为13 mm/s，进丝速度为9 m/min，此时的电流和电压分别为172 A，16.3 V。
[0023]本实施例中所得Inconel 625合金薄壁体编号为#2，如图2所示为Inconel 625合金薄壁体#2电子背散射衍射电镜图，使用该工艺制备的薄壁体沿建筑方向同样由晶贯穿层边界柱状晶组成，且柱状晶的平均宽度尺寸有所增加，约为670 μm，分布较为均匀。
[0024]对比例1：与实施例1不同之处在于：冷金属过渡的电弧增材制造工艺参数为：焊枪焊接速度为13 mm/s，进丝速度为10 m/min，此时的电流和电压分别为196 A，17.8 V。
[0025]本实施例中所得Inconel 625合金薄壁体编号为#3，如图3所示为Inconel 625合金薄壁体#3电子背散射衍射电镜图，使用该工艺制备的薄壁体沿建筑方向同样由晶贯穿层边界柱状晶组成，但是层间出现了少量细小的晶粒。
[0026]对比例2：与实施例1不同之处在于：冷金属过本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种制备全柱状晶Inconel 625合金薄壁体的方法，其特征在于，采用冷金属过渡电弧增材制造技术，其具体步骤如下：（1）将长方体Q235碳钢合金板作为基材放置操作台；（2）在所述Q235长方体合金基板的表面进行单道多层次的增材制造，从而获得单道多层次Inconel 625合金薄壁体。2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中，Q235碳钢基板的尺寸为基板尺寸为200 mm
ꢀ×ꢀ
150 mm
ꢀ×ꢀ
16 mm。3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中，进行单道多层次的冷金属过渡电弧增材制造过程中，层与层之间采取旋转180 o
交替反向沉积的方式。4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中，...
【专利技术属性】
技术研发人员：张勇，李颂，李健乐，蒋舟雯，袁圣云，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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