【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于增材制造领域，具有涉及一种在双相不锈钢增材制备过程中原位调控组织与性能的方法。
技术介绍
1、双相不锈钢兼具铁素体相的高强度与奥氏体相良好的塑韧性，在石油化工、船舶、能源、建筑和造纸业等国计民生领域得到了广泛的应用。但由于两相变形不协调，双相不锈钢的热加工性能较差，采用铸造、热轧及焊接等传统工艺成形双相不锈钢会产生诸多问题，这严重限制了双相不锈钢在复杂结构件领域的应用。同时，随着工业的快速发展，大量结构部件既面临表面耐腐蚀，又需要内部高强度的性能需求，梯度材料成为行业之所急需。
2、增材制造技术通过逐层堆积成形，既避免了复杂塑性加工，又可根据服役环境在不同堆积层设置不同的工艺参数，为拓展双相不锈钢在复杂结构件和梯度材料的应用提供了新的解决方案。根据分析，双相不锈钢的力学性能和耐腐蚀性能随着晶粒尺寸的减小而增加。基于凝固学理论，冷却速度快，晶核形成的临界半径小，形核率提高，晶粒细化。其中，冷却速率和热导率息息相关。热导率越大，即热量传递越快，意味着温度梯度越大，冷却速率越快。在增材制备过程中常用的保护气体包括氩气和氮气，而氮气的热导率比氩气更高。因此，通过调控混合保护气中氮气含量可获得不同热导率的气体，从而在制备过程中改变冷却速率，实现晶粒尺寸及性能的改变，对双相不锈钢原位调控组织与性能具有重要意义。
技术实现思路
1、针对现有制备方法的不足，本专利技术提出了一种在双相不锈钢增材制备过程中原位调控组织与性能的方法。
2、为实现上述目的，本专利技术
3、一种在双相不锈钢增材制备过程中原位调控组织与性能的方法，其是在双相不锈钢的增材制备中，通过调节通入混合气体中氩气和氮气的比例，以实现对整体晶粒尺寸和梯度晶粒尺寸的调控。
4、进一步地，所用双相不锈钢金属粉末的直径为13-52μm。
5、进一步地，所述混合气体是将纯氮气和纯氩气同时通入气体混合装置进行混合而成。
6、更进一步地，所述气体混合装置的出口流量应较两种气体的进气流量之和略低1-2l/min，以促进氮气与氩气充分混合。
7、更进一步地，所述气体混合装置内设有气筛，从而将层流变为紊流，以进一步促进氮气与氩气充分混合。
8、进一步地，所述混合气体中氮气的占比为0-100%。
9、进一步地，制备过程中，同一堆积层始终通入同一比例的混合气体进行打印，以使其整体晶粒尺寸保持一致。
10、进一步地，制备过程中，不同堆积层通过在打印过程中调整混合气体中氮气含量以获得不同晶粒尺寸，从而得到具备梯度晶粒尺寸的材料。
11、进一步地，制备过程中，环境箱内的氧含量低于0.1%。
12、进一步地，制备过程中，环境箱内的压强控制在1.0-2.3mpa。
13、进一步地，制备过程中，以脉冲激光作为加热光源，其波长为1070nm，激光功率控制在70-300w，扫描速度控制在200-1200mm/s，交叠率控制在11-90%。
14、更进一步地，扫描策略采用z字形且相邻层间旋转90°，层高控制在0.03mm。
15、本专利技术的显著优势在于：
16、（1）本专利技术通过调控氩氮混合气体中氮气含量以获得不同热导率的气体，从而在制备过程中改变冷却速率，实现晶粒尺寸及性能的改变。其具体是在单次制备过程中，对同一层使用同一比例混合气体以实现晶粒尺寸的整体调控，并对不同堆积层使用不同比例混合气体以实现晶粒尺寸的梯度调控，从而使打印获得的双相不锈钢整体性能得到提升，进而能满足不同服役环境下的应用需求。
17、（2）采用梯度调控时，随堆积层高度的增加，调控氮气含量从0%到100%逐渐提升，铁素体晶粒尺寸逐渐细化，硬度逐渐升高，可实现组织与性能随堆积层高度的变化；而采用整体调控时，如氮气含量100%时，打印态铁素体的晶粒尺寸为最小值15.32μm，抗拉强度可达910mpa，断后伸长率超过13%，进一步实现了力学性能的提升。
18、（3）相比现有调控晶粒尺寸的方法，本方法具有工艺流程简单、生产成本低、生产效率高、晶粒尺寸可灵活调控等优势，在调控晶粒尺寸方面具有显著的技术优势。
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1.一种在双相不锈钢增材制备过程中原位调控组织与性能的方法，其特征在于，在双相不锈钢的增材制备中，通过调节通入混合气体中氩气和氮气的比例，以实现对整体晶粒尺寸和梯度晶粒尺寸的调控。
2.如权利要求1所述的在双相不锈钢增材制备过程中原位调控组织与性能的方法，其特征在于，所用双相不锈钢金属粉末的直径为13-52μm。
3.如权利要求1所述的在双相不锈钢增材制备过程中原位调控组织与性能的方法，其特征在于，所述混合气体是将纯氮气和纯氩气同时通入气体混合装置进行混合而成。
4.如权利要求3所述的在双相不锈钢增材制备过程中原位调控组织与性能的方法，其特征在于，所述气体混合装置的出口流量应较两种气体的进气流量之和略低1-2L/min，以促进氮气与氩气充分混合。
5.如权利要求3所述的在双相不锈钢增材制备过程中原位调控组织与性能的方法，其特征在于，所述气体混合装置内设有气筛，从而将层流变为紊流，以进一步促进氮气与氩气充分混合。
6.如权利要求1所述的在双相不锈钢增材制备过程中原位调控组织与性能的方法，其特征在于，所述混合气体中氮气的占比
7.如权利要求1所述的在双相不锈钢增材制备过程中原位调控组织与性能的方法，其特征在于，制备过程中，同一堆积层始终通入同一比例的混合气体进行打印，以使其整体晶粒尺寸保持一致；不同堆积层则通过在打印过程中调整混合气体中氮气含量以获得不同晶粒尺寸，从而获得具备梯度晶粒尺寸的材料。
8.如权利要求1所述的在双相不锈钢增材制备过程中原位调控组织与性能的方法，其特征在于，制备过程中，环境箱内的氧含量低于0.1%，压强控制在1.0-2.3MPa。
9.如权利要求1所述的在双相不锈钢增材制备过程中原位调控组织与性能的方法，其特征在于，制备过程中，以脉冲激光作为加热光源，其波长为1070nm，激光功率控制在70-300W，扫描速度控制在200-1200mm/s，交叠率控制在11-90%。
10.如权利要求9所述的在双相不锈钢增材制备过程中原位调控组织与性能的方法，其特征在于，扫描策略采用Z字形且相邻层间旋转90°，层高控制在0.03mm。
...【技术特征摘要】
1.一种在双相不锈钢增材制备过程中原位调控组织与性能的方法，其特征在于，在双相不锈钢的增材制备中，通过调节通入混合气体中氩气和氮气的比例，以实现对整体晶粒尺寸和梯度晶粒尺寸的调控。
2.如权利要求1所述的在双相不锈钢增材制备过程中原位调控组织与性能的方法，其特征在于，所用双相不锈钢金属粉末的直径为13-52μm。
3.如权利要求1所述的在双相不锈钢增材制备过程中原位调控组织与性能的方法，其特征在于，所述混合气体是将纯氮气和纯氩气同时通入气体混合装置进行混合而成。
4.如权利要求3所述的在双相不锈钢增材制备过程中原位调控组织与性能的方法，其特征在于，所述气体混合装置的出口流量应较两种气体的进气流量之和略低1-2l/min，以促进氮气与氩气充分混合。
5.如权利要求3所述的在双相不锈钢增材制备过程中原位调控组织与性能的方法，其特征在于，所述气体混合装置内设有气筛，从而将层流变为紊流，以进一步促进氮气与氩气充分混合。
6.如权利要求1所述的在双相不锈钢增材制备过程中原位调控组织与...
【专利技术属性】
技术研发人员：向红亮，李峰，牟刚，郑开魁，黄晔，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：
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