本发明专利技术涉及一种激光选区熔化增材制造的IN718构件、系统、热处理方法及装置。所述IN718构件在激光选区熔化成形时激光功率为275‑800W，光斑直径为0.1‑0.2mm，扫描速度为900‑1400mm/s，铺粉层厚为0.04‑0.08mm。所述热处理方法包括步骤：将成形的IN718构件置于真空热处理炉中进行真空退火热处理。所述热处理装置包括真空热处理炉。激光选区熔化增材制造IN718的系统，其包括3D打印机，还包括设于所述3D打印机工序后的真空热处理炉。本发明专利技术使得IN718合金构件在打印过程中产生的残余应力得到消除，组织得到明显均匀化，使其耐蚀性、强韧性等得到很好提升，可满足航空航天产品对IN718合金结构件的要求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术主要涉及金属增材制造领域，尤其涉及一种激光选区熔化增材制造的IN718构件、系统、热处理方法及装置。
技术介绍
镍基高温合金具有优良的抗氧化、耐腐蚀和耐高温性能，可广泛应用于航空发动机涡轮叶片、石化工业和船舶需要耐蚀关键部件。In718镍基高温合金是一种时效强化型镍基高温合金，以镍为基体(含量一般大于50％以上)，在-253℃-650℃范围内具有较高的强度、塑性和良好的抗氧化、抗腐蚀、焊接能力，因此在航空航天、核能、石油等领域中有广泛应用，有“万能合金”之美称。In718高温合金的主要强化元素是Nb，约占总比重的5％(wt)左右，合金中的强化组织主要γ′析出相(Ni3(Al，Ti，Nb)面心立方)和γ”相(Ni3Nb体心四方)，晶界析出MC碳化物和δ相。IN718合金中的这些主要强化相析出缓慢，经过铸造或高温锻造的该合金基体γ相在冷却过程中来不及析出γ′相和γ′’相，此时的材料力学性能较差，需要适当的热处理，使晶粒中析出均匀分布的γ′相和γ′’相，以达到工业应用的目的。在固溶和时效处理过程中，冷却速率、温度、时间等参数都会影响基体中强化相的析出，从而影响材料的力学性能。IN718合金是一种沉淀强化型镍铁基高温合金，通过调整热处理制度可以控制合金的晶粒度，最重要的是控制γ′析出相(Ni3(Al，Ti，Nb)面心立方)和γ”相(Ni3Nb体心四方)，晶界析出MC碳化物和δ相的形貌、分布和数量，从而获得不同级别的力学性能，以满足不同应用的需要。目前，国际国内通用的IN718合金热处理制度有两类(固溶+双级时效或双级时效)。增材制造是基于材料堆积法的一种高新制造技术，一种不再需要传统的刀具、夹具和机床就可以打造出任意形状。它集机械工程、CAD、逆向工程技术、分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身，可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件。激光选区熔化作为目前金属增材制造常见三种方式之一，可实现高精度、高表面光洁度，复杂部件一体成形，特别适用于制造具有复杂内腔结构、薄壁结构、网格减重结构的难加工钛合金、高温合金等零件，目前GE、空客、赛峰、中航工业、航天科工、中船重工等国内外企业已开始甚至批量使用激光选区熔化成形IN718镍基高温合金产品。当激光停留在粉末时，金属粉末温度骤然上升并超过金属的熔点形成熔池，此时，熔融金属处于液相平衡，金属原子可以自由移动，合金元素均匀分布；当激光移动后，由于热源的消失，熔池以极快的速度凝固(约为103-105K/S)。在此过程中，金属原子和合金元素的扩散移动受限，抑制了晶粒的长大和合金元素的偏析，凝固后的金属组织晶粒细小，合金元素分布均匀，能够大幅提高材料的强度和韧性。因此，激光选区熔化成型的金属零部件具有致密度高、晶粒细小、组织均匀、力学性能优等优点。由于选区激光熔化成形的快速凝固热力学和动力学特点不同于通常条件下的凝固，导致快速凝固伴随着强烈的非平衡效应。通常选区激光熔化成形IN718的成形温度在2000℃以上，而环境基板温度常处在200℃以下，液相在高过冷度状态下瞬时凝固，凝固过程为非平衡，基体γ处于过饱和状态，且熔池边缘与心部晶粒尺寸及组织结构不同，整体组织状态十分不稳定，造成IN718构件强度较低且构件内部存在很大的残余应力，须通过后续的热处理工艺改善其组织性能。因此，为了得到具有优异性能的IN718构件，针对激光选区熔化成形IN718材料的工艺特点，为了使激光选区熔化增材制造方法成形的IN718构件的残余应力释放，组织得到均匀化，得到良好的强韧性匹配、耐腐蚀、耐高温性能，以满足航空航天产品对IN718合金结构件的要求，有必要提出一种适合激光选区熔化增材制造方法成形的IN718构件及制造系统、热处理方法及其装置。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种激光选区熔化增材制造的IN718构件、系统、热处理方法及装置，以得到具有优异性能的IN718构件，并使得IN718合金构件在打印过程中产生的残余应力得到消除，组织得到明显均匀化，使其耐蚀性、强韧性等得到很好提升，可满足航空航天产品对IN718合金结构件的要求。本专利技术提供一种激光选区熔化增材成形的IN718构件，所述IN718构件在激光选区熔化成形时激光功率为275-800W，光斑直径为0.1-0.2mm，扫描速度为900-1400mm/s，铺粉层厚为0.04-0.08mm。本专利技术提供一种激光选区熔化增材制造IN718的热处理方法，所述方法包括步骤：将成形的IN718构件置于真空热处理炉中进行真空退火热处理。上述的方法，所述真空退火热处理包括：将真空热处理炉内温度升温到600-700℃后保温20-40min。上述的方法，所述真空退火热处理包括：将真空热处理炉内温度升温到950-1050℃后保温2-4h。上述的方法，所述真空退火热处理包括：将真空热处理炉抽真空到10-3-10-4Pa；将真空热处理炉内以5-10℃/min的速度升温。上述的方法，所述真空退火热处理包括：将所述IN718构件的成形基板随同所述IN718构件一同真空退火热处理；将IN718构件随炉冷却至室温。上述的方法，所述真空退火热处理为单道退火。上述的方法，所述IN718构件经真空退火热处理后强度在1100MPa以上，延伸率达到20％以上，硬度大于42HRC。本专利技术提供一种激光选区熔化增材制造IN718的热处理装置，所述装置包括真空热处理炉。本专利技术还提供一种激光选区熔化增材制造IN718的系统，其包括3D打印机，还包括设于所述3D打印机工序后的真空热处理炉。本专利技术的技术方案，经上述热处理后的IN718合金构件，构件在打印过程中产生的残余应力得到消除，组织得到明显均匀化，第二相溶解到奥氏体基体中后在炉冷过程均匀析出，使其耐蚀性得到很好提升；同时其室温抗拉强度达到不低于1100MPa，与此同时延伸率达到20％以上，硬度可大于42HRC，因而可满足一些航空航天产品对IN718合金结构件耐腐蚀、高强度、高硬度和高塑性的要求。附图说明图1是本专利技术IN718合金构件热处理工艺示意图；图2是本专利技术真空热处理炉的结构示意图。具体实施方式以下结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本专利技术的方案以及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本专利技术的限制。本专利技术提供的激光选区熔化增材制造IN718的系统，其包括3D打印机和真空热处理炉。真空热处理炉用于对成形后的IN718构件进行热处理，可单独作为IN718生产工艺的热处理装置。3D打印机主要包括激光器、光学系统、加工平台系统和粉末铺粉系统等。IN718构件的3D打印方法如下：IN718构件设计和辅助支撑结构设计完成后，将三维数模和辅助支撑分层切片，导入成形设备后，激光选区熔化装置的刮刀首先把薄薄的一层金属粉末均匀地铺在基板上，高能量激光束按照三维数模当前层的数据信息选择性地熔化基板上的粉末，成形出零件当前层的形状，然后刮刀在已加工好的层面上再铺一层金属粉末，高能束激光按照数模的下一层数据信息进行选择熔化，如此往复循环直至整个零件完成制造。IN718合金选区激光熔化工艺参数为：激光本文档来自技高网...
【技术保护点】
激光选区熔化增材成形的IN718构件，其特征在于，所述IN718构件在激光选区熔化成形时激光功率为275‑800W，光斑直径为0.1‑0.2mm，扫描速度为900‑1400mm/s，铺粉层厚为0.04‑0.08mm。
【技术特征摘要】
1.激光选区熔化增材成形的IN718构件，其特征在于，所述IN718构件在激光选区熔化成形时激光功率为275-800W，光斑直径为0.1-0.2mm，扫描速度为900-1400mm/s，铺粉层厚为0.04-0.08mm。2.一种激光选区熔化增材制造IN718的热处理方法，其特征在于，所述方法包括步骤：将成形的IN718构件置于真空热处理炉中进行真空退火热处理。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述真空退火热处理包括：将真空热处理炉内温度升温到600-700℃后保温20-40min。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述真空退火热处理包括：将真空热处理炉内温度升温到950-1050℃后保温2-4h。5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述真空退火热处理包括：将真空热处理炉...
【专利技术属性】
技术研发人员：楚瑞坤，吴鑫华，梅俊发，计霞，周德敬，李龙，
申请(专利权)人：飞而康快速制造科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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