本发明专利技术其目的在于，提供一种高温强度优异的增材制造用粉末和使用该增材制造用粉末制作的高温强度优异的增材制造体，提供一种包含合金粉末、和附着在构成该合金粉末的合金粒子的表面的、未实施过由有机物进行的表面处理的氧化物纳米粒子而成的增材制造用合金粉末材料，和使用该增材制造用合金粉末材料制作的增材制造体。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及含有由纳米级大小的氧化物形成的粒子(以下称为“氧化物纳米粒子”。)的增材制造用合金粉末材料和使用该合金粉末材料经增材制造而成的增材制造体。
技术介绍
1、已知有对于粉末材料照射激光束或电子束而制造三维形状造型体的方法(以下，称为粉末烧结增材法)。提出有对由金属粉末形成的粉末层照射光束而形成烧结层，并且通过层叠烧结层而获得三维形状造型体的金属光造型所用的金属光造型用金属粉末的制造方法。金属增材制造法的代表性的方式有，粉末床方式(粉末床熔融结合方式)、金属沉积方式(定向能量沉积方式)等。
2、在金属沉积方式中，是将粉末的熔融物供给到规定位置并使之凝固而形成造型层，通过重复这一工序而层叠造型层。粉末的熔融物通过用激光束使朝向母材喷射的飞行中的粉末或附着于母材表面的粉末直接熔融、或将粉末投入熔融的母材表面而使之间接性地熔融而形成。
3、在粉末床方式中，是通过激光束或电子束的照射，使铺设的粉末之中受到照射的部位熔融并凝固。经过此熔融和凝固，粉末粒子彼此进行结合。照射对金属粉末的一部分选择性地实施，未经照射的部分不熔融，只在照射过的部分形成结合层。
4、在形成的结合层之上，再铺设新的金属粉末，对这些金属粉末进行激光束或电子束的照射。这样，通过照射，金属粒子熔融和凝固，形成新的结合层。另外，新的结合层与现存的结合层也结合。
5、通过依次重复由照射进行的熔融和凝固，结合层的集合体慢慢生长。通过此生长可得到具有三维形状的造型体。若运用这样的增材制造法，能够容易地得到复杂形状的造型体。</p>6、作为粉末床方式的增材制造法，例如，提出有重复如下步骤而形成烧结层，从而制造三维形状造型体的方法：粉末层形成步骤，作为金属光造型用金属粉末，使用铁系粉末，和从镍、镍系合金、铜、铜系合金和石墨所构成的群中选择的一种以上的粉末混合而成的粉末，形成粉末层；烧结层形成步骤，对粉末层照射能束而形成烧结层；去除步骤，切削造型体的表面(参照专利文献1)。
7、在金属增材制造中，为了以高填充性铺设粉末，认为粉末的流动性很重要。作为提高这种粉末流动性的手段，提高粉末的圆度是广为人知的方法。
8、另外，为了改善流动性，提出在fe基合金的金属粒子中，混合未实施过由有机物进行的表面处理的氧化物纳米粒子，以降低金属粉末彼此的附着力的方法(参照专利文献2)。然而，因为使用未实施过由有机物进行表面处理的氧化物纳米粒子，所以与实施过表面处理的纳米粒子相比，纳米粒子容易凝聚。因此，还需要通过利用喷射磨的分级工序，从而得到不包含纳米粒子凝聚部分(以下称为“纳米粒子凝聚部”。)的粉末材料的操作。
9、附带一提，关于高温强度，虽然并非增材制造，但是已知有一种通过对于将金属原料与氧化物纳米粒子混合，并经机械合金化的粉末材料，以hip进行固化成型，由此，对在金属组织中分散有微细的氧化物并显示出优异的高温强度的材料进行成型的方法(参照非专利文献1)。而且，作为分散有氧化物的机械合金化的粉末，实际市场销售的有作为ni基合金的ma6000、ma754，作为fe基合金的ma956等的粉末。不过，机械合金化的粉末球形度低，在流动性、填充性上未必合适。
10、现有技术文献
11、专利文献
12、专利文献1：日本特开2008－81840号公报
13、专利文献2：日本特开2021－75784号公报
14、非专利文献
15、非专利文献1：海江田義也“陶瓷粒子分散强化型(ods)耐热合金的开发动向”，涡轮机械13卷(1985)4号
技术实现思路
1、专利技术所要解决的问题
2、为了通过使用金属粉末的增材制造法而制作高温强度优异的增材制造体，适宜使用填充度高的金属粉末，而通常的机械合金化难以取得希望的球形度。另外，在机械合金化中，因为一边重复粒子的轧制和折叠、粒子彼此的压接和破碎，一边合金化，所以氧化物不一定分散在表面。
3、因此，本专利技术要解决的课题是，提供一种高温强度优异的增材制造用粉末和使用该增材制造用粉末制作的高温强度优异的增材制造体。
4、解决问题的手段
5、本专利技术人锐意研究的结果发现，以粒子分散强化(ods)为目的，通过使用使未实施过由有机物进行的表面处理的氧化物纳米粒子以氧化物纳米粒子凝聚部的面积率为10％以下的方式附着在构成合金粉末的合金粒子的表面而得到的增材制造用合金粉末材料，进行金属增材制造，可得到高温强度优异的增材制造体。
6、即，本专利技术提供以下的专利技术。
7、[1]一种增材制造用合金粉末材料，其中，包含如下而成：合金粉末；氧化物纳米粒子，其附着在构成所述合金粉末的合金粒子的表面，未实施过由有机物进行的表面处理。
8、[2]根据[1]所述的增材制造用合金粉末材料，其特征在于，所述合金粉末是ni基合金粉末。
9、[3]根据[1]所述的增材制造用合金粉末材料，其特征在于，所述合金粉末是fe基合金粉末。
10、[4]根据[1]～[3]中任一项所述的增材制造用合金粉末材料，其特征在于，由所述氧化物纳米粒子形成的氧化物纳米粒子凝聚部的面积率为0.1％以上且10％以下。
11、[5]根据[1]～[4]中任一项所述的增材制造用合金粉末材料，其特征在于，以所述合金粉末的质量为基准，所述氧化物纳米粒子的添加量为0.1质量％以上且1.5质量％以下。
12、[6]根据[1]～[5]中任一项所述的增材制造用合金粉末材料，其特征在于，所述氧化物纳米粒子的一次粒径处于1nm以上且100nm以下的范围内。
13、[7]根据[1]～[6]中任一项所述的增材制造用合金粉末材料，其特征在于，构成所述氧化物纳米粒子的氧化物为y2o3、tho2、al2o3、tio2或sio2中的任意一个。
14、[8]一种金属增材制造体，其中，使用[1]～[7]中任一项所述的增材制造用合金粉末材料，经增材制造而成。
15、专利技术的效果
16、若使用本专利技术的增材制造用合金粉末材料进行增材制造，则造型体中氧化物微细分散，从而可得到显示出优异的高温强度的造型体。
17、若氧化物纳米粒子的添加量增加，则在构成合金粉末的合金粒子的表面容易发生氧化物纳米粒子凝聚部。而后，氧化物纳米粒子凝聚部在激光熔融时在熔池中扩散，即使整体上分散，若氧化物纳米粒子凝聚部的面积比例过大，则氧化物纳米粒子凝聚部的一部分也无法分散，而是作为μm尺度的氧化物纳米粒子凝聚部残留。这种μm尺度的氧化物纳米粒子凝聚部的残留，在氧化物纳米粒子凝聚部的面积率高于10％时发生。
18、若将构成合金粉末的合金粒子的表面的氧化物纳米粒子凝聚部的面积率抑制在10％以内，则在增材制造法中使增材制造用合金粉末材料熔融时，氧化物纳米粒子凝聚部的凝聚散开，作为数十至数百nm的微细的氧化物纳米粒子分散，因此增材制造体由于粒子分散强化而得到强本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种增材制造用合金粉末材料，其包含合金粉末、和附着在构成所述合金粉末的合金粒子的表面的、未实施过由有机物进行的表面处理的氧化物纳米粒子而成。
2.根据权利要求1所述的增材制造用合金粉末材料，其特征在于，所述合金粉末为Ni基合金粉末。
3.根据权利要求1所述的增材制造用合金粉末材料，其特征在于，所述合金粉末是Fe基合金粉末。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的增材制造用合金粉末材料，其特征在于，由所述氧化物纳米粒子形成的氧化物纳米粒子凝聚部的面积率为0.1％以上且10％以下。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的增材制造用合金粉末材料，其特征在于，以所述合金粉末的质量为基准，所述氧化物纳米粒子的添加量为0.1质量％以上且1.5质量％以下。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的增材制造用合金粉末材料，其特征在于，所述氧化物纳米粒子的一次粒径处于1nm以上且100nm以下的范围内。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的增材制造用合金粉末材料，其特征在于，构成所述氧化物纳米粒子的氧化物为Y2O3、ThO2、Al2O3、TiO2或SiO2中的任意一个。
8.一种金属增材制造体，其使用权利要求1～7中任一项所述的增材制造用合金粉末材料经增材制造而成。
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【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种增材制造用合金粉末材料，其包含合金粉末、和附着在构成所述合金粉末的合金粒子的表面的、未实施过由有机物进行的表面处理的氧化物纳米粒子而成。
2.根据权利要求1所述的增材制造用合金粉末材料，其特征在于，所述合金粉末为ni基合金粉末。
3.根据权利要求1所述的增材制造用合金粉末材料，其特征在于，所述合金粉末是fe基合金粉末。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的增材制造用合金粉末材料，其特征在于，由所述氧化物纳米粒子形成的氧化物纳米粒子凝聚部的面积率为0.1％以上且10％以下。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的增...
【专利技术属性】
技术研发人员：萩谷透，池田裕树，相川芳和，森口裕树，
申请(专利权)人：山阳特殊制钢株式会社，
类型：发明
国别省市：
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