【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属增材制造领域，特别涉及一种镍基高温合金激光增材制造及后处理方法。
技术介绍
1、镍基高温合金具备优异的高温力学性能、抗氧化性和耐腐蚀性，广泛应用于燃气涡轮发动机部件和化学加工行业。其中，gh3536是一种富含镍、铬、铁和钼元素的固溶体强化型合金，可在900℃的高温下长期服役，成为航空航天领域重要的高温零部件材料。面对越来越复杂而精密的结构设计要求，尤其是对于内部镂空形状构件，传统的铸造、锻造等成形方法耗时长、工序多，且成形质量难以保证。
2、激光粉末床熔融是主流的金属增材制造技术之一，适于制造具有复杂形状和内部通道的金属部件，已成功应用于不锈钢、铝合金、钛合金以及高温合金等材料零部件的快速成形。其工作原理是通过控制激光束沿着一定的路线选择性地熔化金属粉末，使其快速冶金结合，逐层重复，从而获得实体零件。在成形过程中，极快的冷却速率导致细小的显微组织，逐层的重熔促使晶粒沿垂直方向的温度梯度生长为柱状晶。所成形的零件虽然具有高强度，但各向异性显著，易产生裂纹和气孔等缺陷，塑性不佳，同时伴有高的残余应力。因此，对于重要的结构件，需要在激光增材制造后进行热等静压和热处理，以闭合裂纹、提高致密度、降低内应力、调控显微组织，从而提高综合力学性能。目前，gh3536通常采用的激光粉末床熔融增材制造工艺的铺粉层厚较小(≤0.04mm)，导致成形速率较低，且成形件须进行热等静压处理以及热处理，这大大降低了全流程的生产效率，使得生产成本较高。
技术实现思路
1、本专利技术的
2、本专利技术所采用的技术方案具体步骤如下：
3、s1)采用电极感应气雾化法制备的gh3536合金粉末进行激光粉末床熔融增材制造，制备出高致密且无裂纹缺陷的成形件。
4、s2)对增材制造成形件进行热处理，以调控显微组织，降低内应力，降低各向异性。
5、进一步，所述步骤s1中，gh3536合金粉末的成分满足c：0.03～0.08wt％，al：0.05～0.2wt％，mn：0.1～0.6wt％，w：0.5～1.0wt％，其他元素含量在gh3536国标范围内。
6、进一步，所述步骤s1中的粉末粒度分布为d10：19μm～23μm，d50：34～37μm，d90：54μm～57μm；霍尔流速为14～17s/50g，粉末球形度比例不低于0.94。
7、进一步，在所述步骤s1的激光粉末床熔融增材制造之前，对高温合金基板进行150～180℃的预热处理，然后在氩气环境中进行实体打印。
8、进一步，所述步骤s1的激光粉末床熔融工艺参数为：铺粉层厚0.06～0.08mm、激光功率280～360w、扫描速度800～1000mm/s、扫描间距0.1mm，采用往复条纹式扫描策略，相邻两层旋转67°。
9、进一步，所述步骤s2的热处理工艺为固溶处理，具体是以10℃/min加热至600℃，保温15分钟，接着以10℃/min加热至900℃，保温15分钟，再以6℃/min加热至1160～1200℃，保温1～4小时。
10、进一步，所述步骤s2的固溶处理在氩气气氛保护下进行。
11、进一步，所述固溶处理的冷却方式是以35～60℃/min的冷速气淬冷却至700℃；随后以20～30℃/min的冷速开炉冷却至300℃；最后取出空冷至室温。
12、本专利技术具有如下有益效果：
13、1)本专利技术所采用的gh3536合金粉末具有极低的碳含量，大幅减少了脆性碳化物相的形成，降低了激光增材过程中的热裂和凝固开裂倾向；降低铝含量、增加钨和锰含量有助于提高合金的可焊性，抑制开裂，关键微量元素含量的控制使得gh3536合金粉末可在较宽的工艺窗口内获得无裂纹的成形件(如图1和图2所示)。
14、2)根据成形速率公式，成形速率vb＝t(铺粉层厚)×h(扫描间距)×v(扫描速度)。本专利技术采用0.06mm以上的大层厚工艺，将成形速率提高至20cm3/h以上，且铺粉层厚的提高将减小铺粉次数，大幅缩短铺粉等待时间，进一步提高生产效率。
15、3)本专利技术gh3536成形件孔隙率低、无裂纹，致密度可达99.8％以上，无需热等静压处理，经过氩气保护的固溶处理，使柱状晶粒发生静态再结晶(如图3所示)，以达到调控显微组织和力学性能的作用。
16、4)以先炉内吹氩气冷却、后开炉冷却、再空冷至室温的方式进行冷却，避免了试件在高温阶段的氧化，冷却过程中各阶段适宜的冷速，避免了冷速过快造成试件产生大的淬火应力，也避免了冷速过慢造成碳化物的形成，使试件热处理后强度和塑性性能满足要求。
17、5)本专利技术可大幅降低增材制造及后处理过程的时间成本和经济成本，提高全流程生产效率。
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1.一种镍基高温合金激光增材制造及后处理方法，其特征在，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的镍基高温合金激光增材制造及后处理方法，其特征在于，所述步骤S1中的粉末粒度分布为D10：19μm～23μm，D50：34～37μm，D90：54μm～57μm；霍尔流速为14～17s/50g，粉末球形度比例不低于0.94。
3.根据权利要求1所述的镍基高温合金激光增材制造及后处理方法，其特征在于，在所述步骤S1的激光粉末床熔融增材制造之前，对高温合金基板进行150～180℃的预热处理，然后在氩气环境中进行实体打印。
4.根据权利要求1所述的镍基高温合金激光增材制造及后处理方法，其特征在于，所述步骤S1的激光粉末床熔融工艺参数为：铺粉层厚0.06～0.08mm、激光功率280～360W、扫描速度800～1000mm/s、扫描间距0.1mm，采用往复条纹式扫描策略，相邻两层旋转67°。
5.根据权利要求1所述的镍基高温合金激光增材制造及后处理方法，其特征在于，所述步骤S2的热处理工艺为固溶处理，具体是以10℃/min加热至600℃，保温15分
6.根据权利要求5所述的镍基高温合金激光增材制造及后处理方法，其特征在于，所述步骤S2的固溶处理在氩气气氛保护下进行。
7.根据权利要求6所述的镍基高温合金激光增材制造及后处理方法，其特征在于，所述固溶处理的冷却方式是以35～60℃/min的冷速气淬冷却至700℃；随后以20～30℃/min的冷速开炉冷却至300℃；最后取出空冷至室温。
8.一种镍基高温合金，其特征在于，采用如权利要求1-7中任一项所述方法制得。
...【技术特征摘要】
1.一种镍基高温合金激光增材制造及后处理方法，其特征在，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的镍基高温合金激光增材制造及后处理方法，其特征在于，所述步骤s1中的粉末粒度分布为d10：19μm～23μm，d50：34～37μm，d90：54μm～57μm；霍尔流速为14～17s/50g，粉末球形度比例不低于0.94。
3.根据权利要求1所述的镍基高温合金激光增材制造及后处理方法，其特征在于，在所述步骤s1的激光粉末床熔融增材制造之前，对高温合金基板进行150～180℃的预热处理，然后在氩气环境中进行实体打印。
4.根据权利要求1所述的镍基高温合金激光增材制造及后处理方法，其特征在于，所述步骤s1的激光粉末床熔融工艺参数为：铺粉层厚0.06～0.08mm、激光功率280～360w、扫描速度800～1000mm/s、扫描间距0.1mm，采用...
【专利技术属性】
技术研发人员：张云龙，李赛，马瑞，白洁，王亚军，程亮，赵文军，程鹏飞，
申请(专利权)人：江苏理工学院，
类型：发明
国别省市：
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