【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高温合金粉末材料制备技术，具体为粉末预处理抑制金属粉末床熔融成形高温合金各向异性的方法。
技术介绍
1、镍基高温合金，能够在600℃及以上温度承受较大复杂应力，具有良好高温稳定性、抗腐蚀、氧化能力，应用范围广泛。但其高熔点、难变形、易开裂和难切削等问题，会造成传统加工存在工艺流程长、成材率低、能耗高和模具/刀具损耗快等问题。
2、增材制造将材料、结构设计融入到制造中，可柔性制造出力学性能优异及结构复杂的金属零件。采用增材制造技术，尤其是金属粉末床熔融成形镍基高温合金，有望突破高性能复杂结构的发动机热端零部件的生产难题，从而推动航天航空等关键领域的发展。
3、金属粉末床熔融成形，包含激光粉末床熔融及电子束粉末床熔融，利用该技术成形的镍基高温合金，由于金属粉末床熔融成形过程中冷却时纵向热梯度极大，造成样品纵向有明显的生长方向，形状接近柱状晶，这会造成镍基高温合金产品常温横向拉伸性能较差，高温塑性较低等问题，严重制约着合金的应用。因此，解决镍基高温合金各向异性的问题，有助于进一步提升合金的性能，推动其应用与发展。
4、解决镍基高温合金金属粉末床熔融成形各向异性严重的问题，目前的思路主要是通过热处理，通过高温热处理，使得组织发生固溶再结晶，改善合金组织与性能。但部分金属粉末床熔融成形镍基高温合金，通过常规热处理制度并不能使得合金组织完全等轴化。而过高的热处理温度虽然可以更进一步促进组织等轴化，但易造成晶粒粗大，影响力学性能，也会对热处理炉提出更高要求，且存在产品损坏风险，限制了部分高温合
5、基于此，本专利技术结合热处理及外加纳米颗粒改善高温合金在金属粉末床熔融成形中各项异性机理，通过对粉末进行热处理，改善粉末元素分布、雾化粉末的枝晶分布、内生析出纳米颗粒，最终实现抑制增材制造镍基高温合金材料各向异性的问题。
技术实现思路
1、(一)解决的技术问题
2、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种粉末预处理抑制金属粉末床熔融成形高温合金各向异性的方法。其目的在于抑制金属粉末床熔融成形镍基高温合金各向异性问题，改善纵向柱状晶取向，提升金属粉末床熔融成形高温合金横向常温拉伸性能及横向高温塑性。
3、(二)技术方案
4、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：粉末预处理抑制金属粉末床熔融成形高温合金各向异性的方法，包括以下具体步骤：
5、s1：取适量的镍基高温合金粉末，进行真空包套处理；
6、s2：待s1中的镍基高温合金粉末真空包套处理后，在600℃-1300℃对镍基高温合金粉末进行热处理1-4小时，随炉冷却，以此来析出适量的内生纳米颗粒；以此改善粉末元素分布、雾化粉末的枝晶分布、内生析出纳米颗粒；
7、s3：待s2中的镍基高温合金粉末热处理完成后选取合适的打印参数，激光功率100w-400w，扫描速度500mm/s-1200mm/s，铺粉层厚为20-80μm。利用金属粉末床熔融成形技术将粉末打印成形，得到各向异性减弱、力学性能优异镍基高温合金材料；
8、s4：对s3得到的镍基高温合金件进行固溶处理，进一步消除其各向异性，提升其性能。
9、优选的，所述在s1中的镍基高温合金粉末为15-53μm级别的粉末，不同粒度的镍粉可实现在一定范围内调节材料塑性的目的。
10、粉末进行热处理，改善粉末元素分布、雾化粉末的枝晶分布、内生析出纳米颗粒。
11、优选的，所述s2中的粉末元素分布的改善，雾化粉末的枝晶分布，可以改变打印过程中元素扩散行为，影响沉积态组织状态，从而抑制各向异性，改善材料性能。
12、优选的，所述s2中的内生纳米颗粒可作为镍基高温合金材料的异质剂，其中内生纳米颗粒为碳化物、氮化物、氧化物或硼化物纳米颗粒，纳米颗粒作为异质剂，促进形核，降低各向异性，改善材料性能。
13、优选的，所述s2中的热处理工艺是根据合金粉末成分，选取不同的温度与时间，例如gh4099粉末，选取800-1100℃处理1-4小时，改善粉末元素分布，雾化粉末的枝晶分布，析出大小、形貌、分布合适的内生纳米颗粒，以此降低各向异性，改善材料性能。
14、优选的，所述s3中的打印参数可选取合适的层厚、功率和打印速度，保证合适的能量密度，以此打印出力学性能优异的各项异性较弱的镍基高温合金打印件。
15、优选的，所述在s4中的固溶温度和时间根据合金材料成分进行确定。例如gh4099选择1080-1200℃热处理1小时。
16、(三)有益效果
17、与现有技术相比，本专利技术提供了粉末预处理抑制金属粉末床熔融成形高温合金各向异性的方法，具备以下有益效果：
18、选取激光熔融成型过程中，当新一层的粉末被激光熔化时，会对上一层产生加热的效果，这种重复的加热导致柱状晶沿着z轴的热梯度方向而向上生长打印样品在纵向容易因为热梯度的影响，生成明显的柱状晶，材料具有明显的各向异性与织构取向，这在一定程度上影响了材料的性能。后续对于样品的固溶处理的目的之一，就是为了得到更稳定的组织，消除各向异性。
19、本专利技术采用粉末预处理的方法。首先对粉末真空包套后，在防止粉末氧化的情况下进行了预处理，改善粉末元素分布、雾化粉末的枝晶分布、内生析出纳米颗粒。然后选取合适的打印参数，利用slm技术将粉末打印成形，得到各向异性减弱、力学性能优异的材料。
20、本专利技术在不改变粉末成分、不外加纳米颗粒的基础上，对粉末进行预处理，改善粉末元素分布、雾化粉末的枝晶分布、内生析出纳米颗粒，利用该粉末3d打印制备出各向异性较弱的镍基高温合金材料，工艺简单，耗能低耗时短，突破了增材制造镍基高温合金各向异性严重影响材料常温拉伸性能及高温塑性的难题。本专利技术中所制备的镍基高温合金材料，力学性能相比于现有镍基复合材料相比有明显提高。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.粉末预处理抑制金属粉末床熔融成形高温合金各向异性的方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
2.根据权利要求1所述的粉末预处理抑制金属粉末床熔融成形高温合金各向异性的方法，其特征在于：所述在S1中的镍基高温合金粉末为15-53μm级别的粉末，不同粒度的镍粉可实现在一定范围内调节材料塑性的目的。
3.根据权利要求1所述的粉末预处理抑制金属粉末床熔融成形高温合金各向异性的方法，其特征在于：所述S2中的粉末元素分布的改善，雾化粉末的枝晶分布，可以改变打印过程中元素扩散行为，影响沉积态组织状态，从而抑制各向异性，改善材料性能。
4.根据权利要求1所述的粉末预处理抑制金属粉末床熔融成形高温合金各向异性的方法，其特征在于：所述S2中的内生纳米颗粒可作为镍基高温合金材料的异质剂，其中内生纳米颗粒为碳化物、氮化物、氧化物或硼化物纳米颗粒，纳米颗粒作为异质剂，促进形核，降低各向异性，改善材料性能。
5.根据权利要求1所述的粉末预处理抑制金属粉末床熔融成形高温合金各向异性的方法，其特征在于：所述S2中的热处理工艺是根据合金粉末成分，选取不同的温度与时间
6.根据权利要求1所述的粉末预处理抑制金属粉末床熔融成形高温合金各向异性的方法，其特征在于：所述S3中的打印参数可选取合适的层厚、功率和打印速度，保证合适的能量密度，以此打印出力学性能优异的各项异性较弱的镍基高温合金打印件。
7.根据权利要求1所述的粉末预处理抑制金属粉末床熔融成形高温合金各向异性的方法，其特征在于：所述在S4中的固溶温度和时间根据合金材料成分进行确定。
...【技术特征摘要】
1.粉末预处理抑制金属粉末床熔融成形高温合金各向异性的方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
2.根据权利要求1所述的粉末预处理抑制金属粉末床熔融成形高温合金各向异性的方法，其特征在于：所述在s1中的镍基高温合金粉末为15-53μm级别的粉末，不同粒度的镍粉可实现在一定范围内调节材料塑性的目的。
3.根据权利要求1所述的粉末预处理抑制金属粉末床熔融成形高温合金各向异性的方法，其特征在于：所述s2中的粉末元素分布的改善，雾化粉末的枝晶分布，可以改变打印过程中元素扩散行为，影响沉积态组织状态，从而抑制各向异性，改善材料性能。
4.根据权利要求1所述的粉末预处理抑制金属粉末床熔融成形高温合金各向异性的方法，其特征在于：所述s2中的内生纳米颗粒可作为镍基高温合金材料的异质剂，其中内生纳米颗粒为碳化物、氮化物、氧化物或...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾巍，章钱豪，夏天，
申请(专利权)人：九河先进科学技术上海有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。