【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及增材制造热处理，具体而言，尤其涉及一种激光选区熔化gh4099合金及其构件的热处理工艺。
技术介绍
1、gh4099合金是一种时效强化镍基高温合金，其主要强化相为γ′相(γ′-ni3(al,ti))。在高密度的γ′相的沉淀强化和w、mo、co等元素的固溶强化耦合作用下，gh4099高温合金可在800-900℃下稳定使用，最高使用温度甚至超过1000℃；同时，gh4099合金也具有较高的热强性、良好的焊接和冷热加工成形性能。因此，gh4099合金是高速飞行器发动机燃烧室和舱段等部件的关键结构材料，被广泛应用于航空、航天等军工领域。
2、目前gh4099合金的主要加工方式锻造、机械加工等，但传统的方式很难实现复杂结构的整体成形，极大限制了gh4099高温合金的应用与发展。激光选区熔化技术(selective laser melting，slm)是一种利用高能激光束选择性加热金属粉末使其完全熔化、快速凝固成型的增材制造技术(additive manufacturing,am)。与其他am技术(定向能沉积、激光立体成形等)相比，slm技术在成形精度、成形复杂度、构件质量等方面具有明显的优势，使其成为大尺寸、超薄、复杂gh4099高温合金构件最理想的制造技术。然而，在实际生产过程中，slm制备的gh4099高温构件经常在热处理后发生变形或开裂等问题，其根本原因是现有的热处理制度并不适用于slm制造的gh4099高温构件。
3、目前，关于slm-gh4099合金及构件热处理制度报道较少，现有专利：专利申
4、传统gh4099合金的热处理方案必须首先进行固溶处理，即：首先将gh4099合金缓慢升温到1100℃，保温1-2个小时，然后气冷或水冷至室温。固溶处理将会带来三个问题：1)变形、开裂的风险增大；2)性能提升不足；3)效率降低。固溶处理包括升温、保温、降温等过程，显著增加时间成本，导致较低的生产效率。
5、因此，提供一种适合激光选区熔化gh4099高温合金及其构件的热处理工艺，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
1、鉴于以上分析，本专利技术旨在提供一种激光选区熔合金及其构件的热处理工艺，用以解决至少以下技术问题之一：(1)固溶+时效的热处理工艺使构件变形及开裂风险大，致使构件合格率低；(2)slm-gh4099合金低温和高温拉伸性能不足；(3)现有slm-gh4099高温合金构件热处理工艺流程繁琐，生产效率低。
2、一方面，本专利技术提供了一种激光选区熔化合金的热处理工艺，包括以下步骤：
3、步骤1：将采用激光选区熔化技术制备的合金进行去应力处理；
4、步骤2：将去应力处理后的合金进行时效处理。
5、进一步地，所述步骤2包括以下步骤：
6、步骤21：将经步骤1处理的合金置于真空炉中抽真空；
7、步骤22：将真空炉进行升温，炉温达到目标温度后，然后第一次保温；待第一次保温结束后，将真空炉冷却至某一较低温度，进行第二次保温；
8、步骤23：冷却。
9、进一步地，所述步骤21中，真空度为5～10×10-4torr。
10、进一步地，所述步骤23包括：在真空炉中随炉冷却至室温。
11、进一步地，所述合金为gh4099合金。
12、进一步地，所述步骤1包括以下步骤：
13、步骤11：将合金和/或其构件置于真空炉中抽真空；
14、步骤12：将真空炉升温、保温；
15、步骤13：冷却。
16、进一步地，所述步骤12中，真空炉升温温度为500～550℃，保温时间为1-2小时。
17、进一步地，所述步骤12中，保温时间为2小时。
18、进一步地，所述激光选区熔化合金包括合金样品和合金构件。
19、另一方面，本专利技术还提供了一种激光选区熔化合金，采用上述的热处理工艺得到，所述激光选区熔化合金的室温屈服强度≥1020mpa、抗拉强度≥1180mpa、延伸率≥20％，950℃下的屈服强度≥220mpa、抗拉强度≥290mpa、延伸率≥25％。
20、进一步地，所述合金的拉伸断口呈穿晶断裂形貌。
21、进一步地，所述合金的断口表面含有大量细小的韧窝。
22、进一步地，所述合金的内部强化相(γ′相)尺寸更小、密度更高。
23、进一步地，所述合金的晶界没有大尺寸、连续的碳化物存在。
24、进一步地，所述步骤22中，第一次保温温度高于第二次保温温度，第一次保温的温度为800-850℃，用于促使γ'相形核，第一次保温时间为1-2小时。第二次保温的温度为700-750℃，用于抑制γ'相长大，以获得小而密的γ'相，第二次保温时间为3-4小时。
25、与现有技术相比，本专利技术至少能实现以下技术效果之一：
26、1)现有技术中针对gh4099合金的传统热处理工艺为：固溶处理+时效处理。即使结合了slm技术，也仍然采用固溶处理+时效处理。而固溶+时效的热处理工艺使构件变形及开裂风险大，致使构件合格率低。本专利技术利用slm技术特有的工艺特点，即熔池小、冷却速度快，熔池在极短时间内从液态凝结成固态，由于溶质元素没有足够时间进行扩散，导致大部分元素以固溶的形式存在于沉积态gh4099合金基体内部。
27、基于上述发现，本专利技术创新性地提出省去固溶处理，直接进行时效处理。由于固溶过程中要从1100℃直接气冷(或水冷)至室温，致使合金和构件表面和芯部冷却不均，造成合金或构件发生变形和开裂。而本专利技术的热处理工艺由于不进行固溶处理，因此，可以大幅降低构件变形及开裂风险，提高构件合格率(构件合格率提高30％-40％)。另外，由于不进行固溶处理，因此简化热处理工艺流程，提高生产效率。
28、(2)从力学性能上讲，本专利技术经直接时效热处理的gh4099合金其室温和高温力学性能均明显优于现有热处理制度的试样(如表1所示)。其中室温屈服强度提高超过30％。如图6和图7所示，直接时效试样是穿晶断裂；现有固溶时效试样是沿晶断裂，这可能与固溶处理有关，固溶处理后晶界处富集大量溶质元素，导致晶界强度弱化，发生沿晶断裂。这也体现了直接时效的优越性。
29、(3)现有技术的时效处理均为一步时效处理，本专利技术的时效处理为两步时效处理，第一步时效处理用于促使γ'相形核，第二步时效处理用于抑制γ'相长大，以获得小而密的γ'相，进而改善合金的力学性能。通过将第一步时效处理本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种激光选区熔化合金的热处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的热处理工艺，其特征在于，所述步骤2包括两步时效处理，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的热处理工艺，其特征在于，所述步骤21中，真空度为5～10×10-4Torr。
4.根据权利要求2所述的热处理工艺，其特征在于，所述步骤23包括：在真空炉中随炉冷却至室温。
5.根据权利要求1所述的热处理工艺，其特征在于，所述合金为GH4099合金。
6.根据权利要求1所述的热处理工艺，其特征在于，所述步骤1包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的热处理工艺，其特征在于，所述步骤12中，真空炉升温温度为500～550℃，保温时间为1-2小时。
8.根据权利要求7所述的热处理工艺，其特征在于，所述步骤12中，保温时间为2小时。
9.根据权利要求1所述的热处理工艺，其特征在于，所述激光选区熔化合金包括合金样品和合金构件。
10.一种激光选区熔化合金，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的热处理工艺
...【技术特征摘要】
1.一种激光选区熔化合金的热处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的热处理工艺，其特征在于，所述步骤2包括两步时效处理，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的热处理工艺，其特征在于，所述步骤21中，真空度为5～10×10-4torr。
4.根据权利要求2所述的热处理工艺，其特征在于，所述步骤23包括：在真空炉中随炉冷却至室温。
5.根据权利要求1所述的热处理工艺，其特征在于，所述合金为gh4099合金。
6.根据权利要求1所述的热处理工艺，其特征在于，所述步骤1包括以下步骤：
7.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘海龙，王志敏，韩思雨，张春来，李鹏，何智，秦中环，王占奇，苏胜伟，
申请(专利权)人：北京航星机器制造有限公司，
类型：发明
国别省市：
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