【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于增材制造，具体涉及一种增材制造金属材料的强韧化处理方法及强韧化不锈钢工件。
技术介绍
1、高强合金以其卓越的机械性能成为工业领域中的重要材料，特别是在手术器械、船舶构件以及轴承制造等对材质要求严格的应用中。尽管它们极其耐用，但高强合金在传统的生产流程中(如切削和锻造)会面临一系列挑战。这些挑战包括长周期的交付时间、高昂的材料成本以及设计复杂性的限制。此外，高强合金常常具有复杂的微观结构，使得在成型和后续加工过程中可能表现出刚性和脆性，这进一步增加了制造难度。
2、增材制造技术作为一种现代制造技术，为解决这些难题提供了有效的途径。它以逐层材料添加的方式构造物体，从而极大地增加了设计的灵活性，允许生产形状复杂、传统方法难以制造的部件。在资源效率方面，增材制造技术最小化了材料浪费，并能加快从设计到成品的整体生产过程。该技术不仅能够生产近最终形状的零部件，以减少或免除后续的机械加工需求，还能够实现表面质量的提升，确保制造出的部件具有满足严苛应用需求的机械和物理性质。随着增材制造技术的日益成熟和优化，它的应用范围正迅速扩展到航空航天、汽车制造和医疗器械等领域，为高强合金的应用开辟新的可能。通过继续研究和改进增材制造技术，我们可以期待在降低成本、提升效率以及创新设计方面取得更加显著的进步。
3、尽管增材制造提供了对复杂形状高强合金零部件的精确制造过程，但它在提升零件整体质量方面依然存在挑战。目前，即便是在精细调整参数之后，增材制造过程有时也难以产生绝对致密的构件。特别在承受循环载荷的情况下，这些未融合的
4、在众多后处理技术中，热等静压是一种被广泛采用的方法，它通过在一定载荷压强的条件下退火来提高材料的致密度和均匀性。然而，传统的热等静压方法虽然能够有效地减少内部孔隙，但由于所施加的压强大小和介质受限，它并不能完全消除与外界相通的孔洞，并且有时可能会导致零件软化，限制了其在提升增材制造的高强合金零件强度方面的效果。
5、为了克服这些限制，需要开发新的后处理方法，以优化增材制造的高强合金零件的性能，确保其在苛刻环境下的可靠性和耐久性。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种增材制造金属材料的强韧化处理方法，该方法制备得到的材料具有较高的屈服强度和较好的韧性。
2、本专利技术提供了一种增材制造金属材料的强韧化处理方法，包括：
3、(1)获得使用增材制造方法制备得到的待处理金属工件；
4、(2)在待处理金属工件表面形成封装层，从而得到封装工件；
5、(3)在1-10gpa，550-1800℃下对封装工件进行退火后，剥离封装层得到强韧化金属工件。
6、在本专利技术提供的较高的压力下能够对抗由于退火软化对孔洞的扩展作用，使得最后形成的金属工件的孔洞较少，减少金属内部的应力集中，减少裂纹的形成，得到具有较高屈服强度的增材制造金属材料。
7、优选地，所述待处理金属工件的材料为高温合金、钛合金、不锈钢、铝合金或镁合金。
8、优选地，所述待处理金属工件的材料为420不锈钢，步骤(3)的退火工艺的压力为4-8gpa，温度为850-1050℃，时间为10-60min。
9、本专利技术通过控制等静压退火的压力、温度和静压时间，使得420不锈钢能够形成晶粒细小的马氏体和等轴晶，从而能够获得较高的屈服强度，且韧性下降较少。高压的引入不仅会使增材制造产生的气孔进行闭合，并且会提高相变组织和析出相的形核速率，从而使组织和析出相得到细化。同时由于高压的作用可以使退火达到更高的温度而不产生晶粒粗化，从而可以在更大范围内调控材料的组织和性能。
10、优选地，所述在待处理金属工件表面形成封装层，包括：在待处理金属工件表面依次形成第一保温层、加热层、第二保温层、封装外层和压力传导层。
11、进一步优选地，所述加热层的材料为石墨或者铬酸镧，所述第一保温层和二保温层的材料均为氧化锆、氧化镁、氮化硼或氧化铝，所述封装层的材料为叶腊石、氧化镁或钼，所述压力传导层的材料为碳化钨和/或叶腊石。
12、进一步优选地，所述加热层的材料为石墨；所述第一保温层和二保温层的材料均为氧化锆、氧化镁或氧化铝。
13、另一方面，本专利技术提供的一种强韧化不锈钢工件，通过所述的增材制造金属材料的强韧化处理方法制备得到。
14、优选地，所述强韧化不锈钢工件的组织包括马氏体和等轴晶，所述马氏体的面积占比为60％-90％，所述等轴晶的面积占比为10％-40％。所述等轴晶分布于原奥氏体的晶界处，从而能够实现较好的强度和韧性。
15、优选地，所述强韧化不锈钢工件的马氏体的晶粒直径为0.1-1μm，所述等轴晶的晶粒直径为0.05-0.1μm。相对较为粗大的马氏体板条和超细等轴晶可以产生类似于梯度异质结构的协同变形机制，由分布于原奥氏体晶界处的超细等轴晶提供低应变水平下的大部分强度，而相对较为粗大的马氏体板条在细晶的帮助下可以容纳更多的位错，从而提高样品总体的塑性表现。
16、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
17、本专利技术通过使用高压退火的方式处理增材制造技术生产的金属材料，针对性地解决了增材制造技术生产的金属材料容易出现裂纹、孔隙等缺陷，以及组织不均匀导致的各向异性的问题，可以明显强韧化增材制造技术生产的金属材料。本专利技术与传统的退火处理和热等静压处理相比，明显的优势为对工件强度的提升以及对近表面缺陷的消除能力。本专利技术拓宽了增材制造技术在制造面向力学性能开发的高强度合金的应用空间。
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1.一种增材制造金属材料的强韧化处理方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的增材制造金属材料的强韧化处理方法，其特征在于，所述待处理金属工件的材料为高温合金、钛合金、不锈钢、铝合金或镁合金。
3.根据权利要求2所述的增材制造金属材料的强韧化处理方法，其特征在于，所述待处理金属工件的材料为420不锈钢，步骤(3)的退火的压力为4-8GPa，温度为850-1050℃，时间为10-60min。
4.根据权利要求1所述的增材制造金属材料的强韧化处理方法，其特征在于，所述在待处理金属工件表面形成封装层，包括：在待处理金属工件表面依次形成第一保温层、加热层、第二保温层、封装外层和压力传导层。
5.根据权利要求4所述的增材制造金属材料的强韧化处理方法，其特征在于，所述加热层的材料为石墨或者铬酸镧；
6.根据权利要求5所述的增材制造金属材料的强韧化处理方法，其特征在于，所述加热层的材料为石墨；
7.一种强韧化不锈钢工件，其特征在于，通过如权利要求1-5任一项所述的增材制造金属材料的强韧化处理方法制备得到。
<...【技术特征摘要】
1.一种增材制造金属材料的强韧化处理方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的增材制造金属材料的强韧化处理方法，其特征在于，所述待处理金属工件的材料为高温合金、钛合金、不锈钢、铝合金或镁合金。
3.根据权利要求2所述的增材制造金属材料的强韧化处理方法，其特征在于，所述待处理金属工件的材料为420不锈钢，步骤(3)的退火的压力为4-8gpa，温度为850-1050℃，时间为10-60min。
4.根据权利要求1所述的增材制造金属材料的强韧化处理方法，其特征在于，所述在待处理金属工件表面形成封装层，包括：在待处理金属工件表面依次形成第一保温层、加热层、第二保温层、封装外层和压力传导层。
5.根据权利要求4所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：高萌，冯贺洋，霍军涛，王军强，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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