一种适用激光粉末床熔融成型的制造技术

本发明专利技术公开了一种适用于激光粉末床熔融成型的

【技术实现步骤摘要】
一种适用激光粉末床熔融成型的2GPa级超高强韧不锈钢


[0001]本专利技术涉及增材制造制备不锈钢
，尤其涉及一种
2.0GPa
级超高强韧不锈钢及其激光粉末床熔融成型方法
。

技术介绍

[0002]根据钢屈服强度的大小可以将钢分为高强钢和超高强钢，通常把室温下屈服强度大于
460MPa
的钢称为高强度钢，把屈服强度大于
1380MPa
或抗拉强度大于
1470MPa
的钢称为超高强度钢
。
由于超高强韧不锈钢优异的强塑性匹配以及良好的抗疲劳性能被广泛应用在航空航天
、
机械工程等领域，例如飞机起落架用钢
(4340、300M、AerMet 100、Ferrium S53
不锈钢
)、
装甲用钢
(Cr
‑
Ni
‑
Mo
系低合金中碳钢
)
和火箭发动机用高强度钢
(
美国
D6AC、
中国
406
和
T250)、
潜艇用钢
(HY180)
等
。
因此超高强韧不锈钢越来越受到研究者的关注
。
[0003]激光粉末床熔融技术作为一种金属增材制造技术，已经被广泛应用在金属及其复合材料上
。
激光粉末床熔融成型具有熔化完全
、
冷却快
、
热影响区小等优点，可实现结构复杂零件的成形
。
通过激光粉末床熔融成型获得的零件具有致密度高
、
机械性能优良并且节省时间等优点
。
由于激光粉末床熔融成型具有一系列优点
。
因此可以考虑将激光粉末床熔融应用在超高强韧不锈钢的研发上
。
[0004]由金属材料的强化机制可知，激光粉末床熔融成型过程是快速冷却的过程，冷却速率约
103‑
106K/S
，具有细化晶粒的作用，并且激光粉末床熔融成型过程存在大量位错，从而提高材料的力学性能，与传统的制备方法粉末冶金法
、
熔炼铸造法相比，传统工艺具有晶粒粗大
、
孔隙率高等缺点，导致材料的强度较低
。
另外通过对打印件进行后处理获得第二相强化以及相变强化
、
形变强化等进一步提高材料的力学性能
。

技术实现思路

[0005]鉴于上述分析，本专利技术旨在提供一种适用于激光粉末床熔融成型的
2.0GPa
级超高强韧不锈钢及其制备方法，从而满足发动机壳体
、
飞机起落架
、
防弹等领域的安全使用要求
。
[0006]本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：
[0007]本专利技术一方面提供一种适用于激光粉末床熔融成型的
2.0GPa
级超高强韧不锈钢，依次通过激光粉末床熔融成型和热处理获得所述超高强韧不锈钢，以质量百分比计，其由如下组分组成：
C
：
0.11
～
0.25
％，
Cr
：
11.5
～
13.5
％，
Ni
：
3.5
～
5.5
％，
Cu
：2～
3.5
％，
Mo
：
0.6
～
1.6
％，
Al
：
0.6
～
1.6
％，
V
：
0.2
～
0.6
％，
Fe
：余量
。
[0008]本专利技术的另一方面提供上述超高强韧不锈钢的制备方法，包括以下步骤：
[0009](1)
按照所述的超过强韧不锈钢成分配比，依次通过真空熔炼
、
气雾化
、
筛粉制取粒径为
15
～
53
μ
m
的高强钢粉末；
[0010](2)
基于所述组分组成的超高强韧不锈钢粉末，通过激光粉末床熔融成型制备所述的超高强韧不锈钢块体；
[0011](3)
对所述的超高强韧不锈钢块体进行热处理，以获得碳化物
、B2相及
Cu
强化相以提高超高强韧不锈钢块体的强度
。
[0012]较佳的，步骤
(2)
中，激光粉末床熔融成型参数包括：激光功率为
180
～
240W
，扫描速度为
800
～
1400mm/s
，扫描间距为
0.07mm
，层厚为
0.03mm
，扫描策略为每层旋转
67
°
，打印过程采用
Ar
气保护
。
[0013]较佳的，步骤
(3)
中，对所述的超高强韧不锈钢块体于
500℃
下进行热处理，保温
10h
冷却至室温
。
[0014]较佳的，步骤
(3)
中，制备的超高强韧不锈钢块体的抗拉强度不低于
2.0GPa
，断后伸长率不低于
10
％
。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术所设计的超高强韧不锈钢适用于激光粉末床熔融成型，打印过程无球化现象
、
裂纹等缺陷
。
同时，本专利技术所制备的超高强韧不锈钢具有优异的力学性能，室温拉伸结果显示其抗拉强度不低于
2.0GPa
，断后伸长率不低于
10
％
。
附图说明
[0016]图1为本专利技术实施例1制备的超高强韧不锈钢球形粉末形貌图
。
[0017]图2为本专利技术实施例1制备的块体试样显微组织图
。
具体实施方式
[0018]下面结合具体实例对本专利技术做进一步的详细说明，实施例仅仅是对本专利技术实施方式的描述，并不对本专利技术的范围有任何限制
。
[0019]本专利技术提供了一种适用于激光粉末床熔融成型的
2.0GPa
级超高强韧不锈钢，所述钢化学成分的质量百分比为：
C
：
0.11
～
0.25
％，
Cr
：
11.5
～
13.5
％，
Ni
：
3.5
～
5.5
％，
Cu
：2～
3.5
％，
Mo
：
0.6
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种适用于激光粉末床熔融成型的
2.0GPa
级超高强韧不锈钢，其特征在于，所述超高强韧不锈钢以质量百分比计，由如下组分组成：
C
：
0.11~0.25
％，
Cr
：
11.5~13.5
％，
Ni
：
3.5~5.5
％，
Cu
：
2~3.5%
，
Mo
：
0.6~1.6
％，
Al
：
0.6~1.6
％，
V
：
0.2~0.6
％，
Fe
：余量
。2.
如权利要求1所述的
2.0GPa
级超高强韧不锈钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）按照所述的
2.0GPa
级超过强韧不锈钢成分配比，依次通过真空熔炼
、
气雾化
、
筛粉制取粒径为
15~53 μ
m
的高强钢粉末；（2）基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔见，汪奇鹏，彭勇，王克鸿，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：