【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属增材制造领域，具体涉及一种高温合金及其激光选区熔化成形方法。
技术介绍
1、高温合金具有良好的高温强度、优异的抗疲劳和抗蠕变性能，已成为高端动力装备领域热端部件不可替代的关键材料。随着航空发动机和燃气轮机技术的发展，热端零部件的结构设计越来越复杂，但传统制造方法因加工工艺的限制无法制造出特别复杂的零件结构，而不得不牺牲部分结构功能性，这严重制约了航空发动机和燃气轮机的发展。
2、激光选区熔化成形技术(select laser melting，简称slm)利用高能激光束对粉末床预置粉末逐层分区扫描熔化，可实现零件由三维数模直接制造出近终形零件，具有成形约束小、精度高、表面粗糙度低等优点，已逐步应用在复杂外形或内部型腔结构零部件制造领域。激光选区熔化成形高温合金产品已广泛应用于相关领域和企业，例如hastelloyx、in718、in625、gtd222等高温合金产品。
3、slm技术与传统铸锻造工艺相比生产效率偏低，采用多激光、大功率、大层厚技术已成为提升slm技术生产效率的重要手段。然而，采用多激光和大功率成形，会引起slm构件高的热应力，加剧构件变形扭曲、成形失败的风险；另外，采用多激光束也会大幅提高slm制造成本。虽然采用大层厚成形技术可以显著提升成形效率，但也会引起表面质量差的问题，尽管可以通过磨抛、磨粒流等方式对表面处理以提升表面质量，但会延长制造周期并增加制造成本；而且受限于高温合金的成分特点，激光选区熔化成形高温合金的层厚一般在20-60μm范围内(例如中国专利文献cn 11
4、由于存在上述缺陷和不足，亟需做出进一步的完善和改进，提供一种高温合金的激光选区熔化成形方法，不仅成形效率高，还能够避免复杂结构零件在大层厚slm高效成形时因台阶效应(又称阶梯效应，一般是指逐层成形过程中层与层之间的“台阶或者阶梯”现象)导致较差的表面粗糙度问题。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中高温合金的激光选区熔化成形方法存在成形效率低，成本高，同时得到的高温合金表面质量不佳的缺陷，而提供的一种高温合金及其激光选区熔化成形方法。本专利技术中高温合金的激光选区熔化成形方法成形效率高，成本低，而且显著提高了高温合金成形件沉积态致密度，能够保证轮廓与内部区域搭接区无缺陷，倾斜下表面粗糙度低，表面质量较好。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、本专利技术提供的技术方案之一为：一种高温合金的激光选区熔化成形方法，其包括如下步骤：
4、(1)将粉末a和粉末b混合，得到高温合金粉末；
5、其中，所述粉末a的粒度分布范围为15μm～45μm，所述粉末a占所述高温合金粉末的质量百分比为78wt％～83wt％；
6、所述粉末b的粒度分布范围为0μm～15μm；所述粉末b占所述高温合金粉末的质量百分比为17wt％～22wt％；
7、(2)对待成形制件模型进行变层厚切片；
8、其中，轮廓区域的层厚为n1，n1为30～40μm；
9、内部填充区域的层厚为n2，n2为80～90μm；
10、n2与n1的比值为2～3；
11、(3)将切片文件导入激光选区熔化成形设备，进行基板调平及预铺粉；
12、(4)通入保护气氛，设置熔化成形参数。
13、本专利技术步骤(1)中，所述高温合金粉末优选为镍基高温合金粉末，例如hastelloyx高温合金粉末或gtd222高温合金粉末。
14、当所述高温合金粉末为hastelloy x高温合金粉末时，所述粉末a和所述粉末b独立地包括下述组分：
15、c优选为0.05～0.15％，更优选为0.07％。
16、cr优选为20.5～23.0％，更优选为21.43％。
17、co优选为1.0～2.5％，更优选为1.79％。
18、mo优选为9.0～10.0％，更优选为9.4％。
19、w优选为0.8～1.0％，更优选为0.85％。
20、fe优选为17.0～20.0％，更优选为18.34％。
21、b优选为＜0.010％，更优选为0～0.005％，例如0.002％。
22、mn优选为＜0.5％，更优选为0～0.1％，例如0.006％。
23、si优选为＜0.3％，更优选为0～0.2％，例如0.063％。
24、s优选为＜0.015％，更优选为0～0.01％，例如0.0015％。
25、p优选为＜0.015％，更优选为0.01～0.015％但不为0.015％，例如0.012％。
26、cu优选为＜0.015％，更优选为0.008％。
27、al优选为＜0.01％，更优选为0.059％。
28、ti优选为＜0.02％，更优选为0.014％。
29、o优选为＜0.02％，更优选为0～0.015％，例如0.008％。
30、n优选为＜0.015％，更优选为0～0.01％，例如0.007％。
31、ni优选为余量。
32、上述百分比为各组分的质量占所述粉末a或所述粉末b的质量百分比。
33、当所述高温合金粉末为gtd222高温合金粉末时，所述粉末a和所述粉末b独立地包括下述组分：
34、c优选为0.07～0.13％；
35、cr优选为21.5～23.5％；
36、co优选为18.0～20.0％；
37、w优选为1.70～2.30％；
38、b优选为0.005～0.013％；
39、ta优选为0.7～1.30％；
40、ti优选为2.0～2.5％；
41、al优选为0.9～1.5％；
42、nb优选为0.6～1.0％；
43、zr优选为0.015～0.025％；
44、上述百分比为各组分的质量占所述粉末a或所述粉末b的质量百分比。
45、本专利技术一优选实施例中，所述高温合金粉末为hastelloy x高温合金粉末；其中，所述粉末a和所述粉末b独立地包括下述组分：c：0.07％，cr：21.43％，co：1.79％，mo：9.4％，w：0.85％，fe：18.34％，b：0.002％，mn：0.006％，si：0.063％，s：0.0015％，p：0.012％，c本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高温合金的激光选区熔化成形方法，其特征在于，其包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的高温合金的激光选区熔化成形方法，其特征在于，步骤(1)中，所述高温合金粉末为镍基高温合金粉末，例如Hastelloy X高温合金粉末或GTD222高温合金粉末；
3.如权利要求1所述的高温合金的激光选区熔化成形方法，其特征在于，步骤(1)中，所述粉末A占所述高温合金粉末的质量百分比为80wt％～83wt％，优选为82.5wt％；
4.如权利要求1所述的高温合金的激光选区熔化成形方法，其特征在于，步骤(2)中，所述轮廓区域的层厚N1为40μm；内部填充区域的层厚N2为80μm；N2与N1的比值为2。
5.如权利要求1所述的高温合金的激光选区熔化成形方法，其特征在于，步骤(3)中，将切片文件导入激光选区熔化成形设备，并进行基板调平及预铺粉的操作优选为：将切片文件导入激光选区熔化成形设备的建造软件中；成形仓基板使用不锈钢材料，并将基板调平，再将步骤(1)中的所述高温合金粉末装入粉床选区激光熔化成形设备的供粉缸，使用刮刀将粉末均匀平铺于成形基板之上，
6.如权利要求1所述的高温合金的激光选区熔化成形方法，其特征在于，步骤(4)中，通入的保护气氛为高纯氩气，所述高纯氩气的纯度优选为99.99wt％；
7.如权利要求1所述的高温合金的激光选区熔化成形方法，其特征在于，步骤(4)中，所述轮廓区域的烧结参数包括边框参数、上表面参数、下表面参数和填充区域参数；
8.如权利要求1所述的高温合金的激光选区熔化成形方法，其特征在于，步骤(4)中，所述内部填充区域的参数中，激光功率为300W～320W，优选为305W或310W；光斑直径优选为0.1mm；扫描速度优选为900mm/s～1000mm/s，更优选为930mm/s或980mm/s；扫描间距优选为0.1mm～0.11mm；铺粉层厚优选为0.08mm或0.09mm；
9.如权利要求1所述的高温合金的激光选区熔化成形方法，其特征在于，步骤(4)结束后，还包括步骤(5)；
10.一种高温合金，其特征在于，其由如权利要求1～9中任一项所述的高温合金的激光选区熔化成形方法制得。
...【技术特征摘要】
1.一种高温合金的激光选区熔化成形方法，其特征在于，其包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的高温合金的激光选区熔化成形方法，其特征在于，步骤(1)中，所述高温合金粉末为镍基高温合金粉末，例如hastelloy x高温合金粉末或gtd222高温合金粉末；
3.如权利要求1所述的高温合金的激光选区熔化成形方法，其特征在于，步骤(1)中，所述粉末a占所述高温合金粉末的质量百分比为80wt％～83wt％，优选为82.5wt％；
4.如权利要求1所述的高温合金的激光选区熔化成形方法，其特征在于，步骤(2)中，所述轮廓区域的层厚n1为40μm；内部填充区域的层厚n2为80μm；n2与n1的比值为2。
5.如权利要求1所述的高温合金的激光选区熔化成形方法，其特征在于，步骤(3)中，将切片文件导入激光选区熔化成形设备，并进行基板调平及预铺粉的操作优选为：将切片文件导入激光选区熔化成形设备的建造软件中；成形仓基板使用不锈钢材料，并将基板调平，再将步骤(1)中的所述高温合金粉末装入粉床选区激光熔化成形设备的供粉缸，使用刮刀将粉末均...
【专利技术属性】
技术研发人员：石磊，雷力明，常斐，周上程，王威，
申请(专利权)人：中国航发商用航空发动机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。