[发明专利]3D打印用高温合金金属粉末及其制备方法

说明书

本发明公开了3D打印用高温合金金属粉末，包括以质量百分比计算的以下组分：1‑1.5％Si、1‑1.2％Mn、0.3‑0.8％N、0.1‑0.2％V、1.2‑1.5％Nb、0.1‑0.2％B、0.5‑1％Ti、1‑1.5％Al、0.5‑1％Ta、1‑1.2％Nb、0.1‑0.3％W、0.1‑0.2％Mo、1‑1.5％Cr、1‑1.2％Ru、0.5‑1％Re,其余是通过真空感应炉精炼的铸造再生母合金棒料为原料的母合金粉末原料；所形成的高温合金金属粉末为高球形度，其氧含量小于150ppm，粒径为10‑30μm。该高温合金金属粉末具有高质量和高纯度的优点，陶瓷夹杂物含量低，能充分满足3D打印要求。

技术领域

本发明涉及冶炼金属粉末材料的技术领域，尤其涉及3D打印用高温合金金属粉末及其制备方法。

背景技术

基于3D打印技术为世界产业技术发展的新趋势，改造传统意义上的中国制造，3D打印正是这样的尖端技术之一。3D打印用高温合金金属粉末作为关键零件(如汽车、航空发动机部件等)3D打印最重要的原材料，但国内3D打印耗材金属粉末生产难度大、产量小、产品性能低。

目前，现有的3D打印金属粉末要求球形度高，粒度小，含氧量低，但现有的制备方法却不能制得符合要求的金属粉末，主要原因在于传统的制粉工艺存在一定的缺陷。(1)，在制粉所采用的原材料配料方法中需要手动配料，易造成各元素的成分偏差大，氧和夹杂物含量高等问题，最终制得的粉末质量很不稳定；(2)，高温合金材料由于合金含量高易氧化、钢水流动性差因而造成制粉难度较大，不能有效控制粉末的粒度；(3)，现有的制粉工艺当采用水雾化法生产粉末时，水雾化法生产的粉末球形度差、氧含量高、质量较差；(4)，现有的制粉工艺当采用氩气雾化时，不是全部在真空环境中进行，合金粉末在制备过程与坩埚、漏嘴等陶瓷件容易接触，因此制备的金属粉末陶瓷夹杂物较高(20～30个/100g粉末)，致使金属合金粉末的性能不稳定，且由于采用自由落体式雾化喷嘴，粉末粒度难以小于45μm； (5)在合金粉末的热处理阶段，在γ’相溶解温度以上进行固溶处理，得到粗晶组织的金属粉末，其蠕变强度高和裂纹扩展速率低。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术的缺点，提供一种3D打印用高温合金金属粉末及其制备方法，该3D打印用高温合金金属粉末的制备方法通过合金微量元素与母合金原料成分的控制、真空气雾破碎控制制备和真空处理等制得球形度高、性能优良、氧含量≤150ppm、粒度为10-30μm的高温合金金属粉末，该高温合金金属粉末的质量稳定，具有高质量和高纯度的优点，陶瓷夹杂物含量低，各项性能指标好，能充分满足3D打印要求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：3D打印用高温合金金属粉末，包括以质量百分比计算的以下组分：1-1.5％Si、 1-1.2％Mn、0.3-0.8％N、0.1-0.2％V、1.2-1.5％Nb、0.1-0.2％B、0.5-1％Ti、 1-1.5％Al、0.5-1％Ta、1-1.2％Nb、0.1-0.3％W、0.1-0.2％Mo、1-1.5％Cr、 1-1.2％Ru、0.5-1％Re,其余是通过真空感应炉精炼的铸造再生母合金棒料为原料的母合金粉末原料；所形成的高温合金金属粉末为高球形度，其氧含量小于150ppm，粒径为10-30μm。

采用的制粉原料是通过真空感应炉精炼铸造再生母合金棒料而制得的母合金粉末，使母合金粉末的各元素成分精确可控，性能优良，氧含量、各种微量元素和夹杂物含量都很低，操作管理方便，质量稳定，对于制取高质量、高纯度的3D打印金属粉末至关重要。传统制粉工艺需要在制粉过程中手动配料，易造成元素成分偏差大，氧和夹杂物含量高等问题，最终制得的粉末质量很不稳定的缺陷，相比国内传统的自配料制粉的方法，质量更稳定，各项性能指标更好。