[发明专利]一种选区激光熔化成形镍基高温合金的方法

权利要求书

1.一种选区激光熔化成形镍基高温合金的方法，其特征在于：包括下述步骤：

步骤一：选取符合粉床选区激光熔化成形要求的镍基高温合金粉末；

步骤二：按照所需成形件特征，在计算机上建立三维模型并保存为STL格式的文件，将其导入粉床选区激光熔化成形设备的建造软件中，进行分层处理；

步骤三：将成形仓基板进行喷砂处理后放入成形区，并将基板调平，然后将步骤一所得镍基高温合金粉末装入粉床选区激光熔化成形设备的供粉缸，使用刮刀将粉末均匀平铺于成形基板之上，关闭设备舱门；

步骤四：在粉床选区激光熔化成形设备所配备操作系统中，调节基板加热温度，通入保护气氛，并设置成形件填充激光输入功率、扫描速度、扫描间距，以及轮廓激光输入功率、扫描速度，并选择激光成形扫描方式、光斑直径以及烧结层厚，保存工件参数，开始进行烧结；所述扫描方式包括轮廓扫描和填充扫描，每一层扫描时，先进行轮廓扫描再进行填充扫描，填充扫描采用分区扫描策略，之后再一次轮廓扫描；

步骤五：将成形件从基板上分离，得到所制备的镍基高温合金成形件；

所述镍基高温合金粉末以质量百分比计由下述组分组成：

Ni：48～52%，

Co：18～22%，

Cr：11～14%，

Mo：3～5%，

W：2～3%，

Al：3～5%，

Ti：3～4%，

Ta：2～3%，

Nb：0.5～1.5%，

Zr：0.05～0.15%，

B：0.03～0.05%，

C：0.03～0.05%；

步骤一中，所述镍基高温合金粉末粒径≤45µm，粉末平均粒径为25～35µm，粉末氧含量低于0.010%，松装密度≥4.05g/cm³，振实密度≥5.15g/cm³，球形度好；

所述镍基高温合金粉末通过下述步骤制备：

步骤A：在真空条件下，对镍基高温合金或配制的镍基高温合金原料进行熔炼、脱气，得到完全合金化的熔体；

步骤B：将步骤A所得完全合金化的熔体导入雾化炉中，经气雾化处理，得到镍基高温合金粉末；所述气雾化处理是通过环孔锥形喷嘴的高压雾化介质将金属液流击碎成细小液滴，液滴在飞行过程中冷却并凝固，形成粉末；所述环孔锥形喷嘴直径为3.5mm、气雾化处理时控制熔体的喷射速度为3.5～4kg/min，控制雾化炉内的压强为0.22～0.23bar，所述高压雾化介质的压力为3.5～4.5MPa；

步骤C：将步骤B所得镍基高温合金粉末经过超声振动筛分，过150目网筛初步筛选去除≥106µm的粉末；然后，使用超声振动筛分装置325目网筛筛选出粒径小于等于45µm、用于粉床选区激光成形的镍基高温合金粉末。

2.根据权利要求1所述的一种选区激光熔化成形镍基高温合金的方法，其特征在于：

步骤A中，将镍基高温合金或配制的镍基高温合金原料加入熔炼炉内，抽真空后，充入惰性保护气体，加热并进行合金熔炼；

步骤一中所述脱气的温度为1580～1610℃、时间为5～10min；

步骤B中所述环孔锥形喷嘴中锥形喷嘴的个数为16～22个；

步骤B中所述环孔锥形喷嘴工作时，喷射气锥顶角为50º～65º；

步骤B中所述雾化温度为液相线温度以上300～400℃。

3.根据权利要求1所述的一种选区激光熔化成形镍基高温合金的方法，其特征在于：

步骤三中所述喷砂处理使用的是SiO₂，成形基板材料为不锈钢，刮刀采用陶瓷刮刀；

步骤四中所述基板温度为100～200℃。

4.根据权利要求1所述的一种选区激光熔化成形镍基高温合金的方法，其特征在于：步骤四中，填充扫描时，激光输入功率为180w～200w，扫描速度为800～1000mm/s,扫描间距为0.08～0.10mm；轮廓扫描时，激光输入功率为100w～140w，扫描速度为800～1200mm/s。

5.根据权利要求1所述的一种选区激光熔化成形镍基高温合金的方法，其特征在于：步骤四中所述粉床选区激光熔化成形所采用的光斑直径为70～90µm，成形铺粉层厚为20～40µm。