[发明专利]一种制备镍基合金的方法

说明书

本发明属于先进金属材料制备研究领域，特别提供了一种采用激光熔覆成形制备镍基合金的方法，具体步骤如下，前驱体粉末的配置：先调配适度浓度的溶液，再将成分为气雾化镍基合金粉加入溶液中浸渍一段时间，然后将纳米Y₂O₃或La₂O₃粉末中的一种加入溶液中进行搅拌后将溶液烘干。纳米氧化物包覆镍基合金粉末的制备：将步得到的前驱体粉末放入高速搅拌加热炉中，在气氛保护的条件下，在一定温度进行高速搅拌得到纳米氧化物包覆的镍基合金粉末。将纳米氧化物包覆的镍基合金粉末进行激光熔覆成形为氧化物弥散强化镍基合金。本发明为制备氧化物弥散强化镍基合金提供了新的思路，具有生产周期短、成本低、操作方便等优点。

技术领域

本发明属于先进金属材料制备研究领域，特别提供了一种采用激光熔覆成形制备镍基合金的方法。

背景技术

镍基高温合金一般采用有序相γ′-Ni₃Al进行析出沉淀强化。然而，随着使用温度升高，γ′相要粗化，强化作用减弱。当温度超过γ′相的溶解温度，γ′要重新固溶于奥氏体基体，从而失去沉淀强化效果。不同于析出沉淀相受使用温度限制，纳米氧化物热稳定更高，即使加热到接近合金熔点的温度仍不会溶解，故在0.7T_m到接近熔点的温度仍具有优异的高温蠕变性能、疲劳性能和抗氧化性能。使用纳米氧化物强化的机制称为弥散强化，利用弥散强化机制强化的镍基合金称为氧化物弥散强化(Oxides Dispersion strengthening，ODS)镍基合金。

具有复杂形状的先进燃气轮机中的叶片和汽车涡轮增压器中涡轮是ODS镍基合金的潜在替代材料。但是ODS镍基合金的硬度高、塑性低和加工成形性差，很难通过传统机加工方法制备出形状复杂的叶片或涡轮等零件，这严重制约了镍基合金的推广应用。国内外研究人员一直致力于ODS镍基高温合金的开发及其复杂形状近终成形技术的研究。其中，3D打印技术作为粉末近终成形的代表技术，适合于尺寸适中、形状复杂零件的成形。3D打印技术中的激光熔覆成形技术由于具有成本低、产品密度高、精度高、少切削甚至无切削等一系列优点受到了广泛的关注。

为了保证近终成形过程中复杂微细结构的完整性，用于激光熔覆成形用的粉末通常需要球形的细粒径粉末，并且对粉末的纯净度有较高的要求。然而目前大多数制备ODS镍基合金的方法为机械合金化法。机械合金化工艺制备ODS镍基合金时，Al、Ti、Cr等元素容易在机械合金化过程中氧化，降低最终合金性能。同时，高能球磨过程粉末、球磨介质和球磨罐会进行高速碰撞，长时间的球磨导致球磨介质和球磨罐中的元素引入目标粉末中造成污染，进而影响最终材料性能。最后，机械合金化得到的粉末加工硬化严重，且大多数是形状不规则粉末、粉末流动性差，只能使用一些特殊方法如包套热挤压、包套热等静压或放电等离子烧结成形，不能满足激光熔覆成形技术对粉末的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备镍基合金的方法，旨在开发一种高效方法制备具有超细氧化物弥散相的镍基合金。镍基合金的可设计性强、氧化物弥散相特别细小均匀。

本发明首先采用目标合金的雾化粉和相应的纳米氧化物制备粉末前驱体，接着将粉末前驱体在特制的搅拌加热炉中获得超细氧化物弥散相包裹的镍基合金粉末，最终在通过将纳米氧化物包裹的镍基粉末进行激光熔覆成形获得具有复杂形状的ODS镍基合金。