[发明专利]一种GH3230镍基高温合金材料及其消除激光选区熔化成形微裂纹的方法与应用

说明书

本公开涉及合金制备技术领域，具体提供一种GH3230镍基高温合金材料及其消除激光选区熔化成形微裂纹的方法与应用。所述GH3230粉末元素按质量分数组成如下：C 0.05‑0.15％，Cr 20‑24％，Co5％,W 13‑15％,Mo 1‑3％,Al0.2‑0.5％,Ti0.1％,Fe3％,La 0.005‑0.05％,B0.015％,Si 0.25‑0.75％,Mn0.3‑1％,S0.015％,P0.03％,Cu0.5,余量为Ni元素及不可避免的杂质；还包括TiB₂粉末，所述TiB₂粉末的质量为上述GH3230合金粉末质量的0.5‑1.5％。本公开中的方法能够实现SLM工艺制造GH3230合金中微裂纹的消除，从而显著提高GH3230成形构件的力学性能。

技术领域

本公开涉及合金制备技术领域，具体提供一种GH3230镍基高温合金材料及其消除激光选区熔化成形微裂纹的方法与应用。

背景技术

这里的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，而不必然构成现有技术。

GH3230合金是一种以Cr、W、Mo为主要强化元素的固溶强化型高温合金，使用温度范围700℃～1050℃，兼具良好的强度、热稳定性和抗氧化性。GH3230合金的性能比GH3536有大幅提高，与GH5188合金的抗氧化性能和蠕变性能相当，而GH3230合金的组织稳定性、抗氧化性和材料成本明显优于GH5188合金。因此，该合金主要用于制作先进航空发动机的火焰筒和燃烧室等热端部件以及化工行业中一些高温耐腐蚀部件等。但是，该类部件的结构一般都比较复杂，采用铸造、锻造和铣削等传统加工方式进行加工时存在研发周期长、加工成本高等问题。激光选区熔化(Selective Laser Melting，SLM)作为一种典型的铺粉式金属增材制造技术，能够通过逐层铺粉并通过激光选择性熔化沉积的方式直接成形金属构件，与传统工艺相比，具有响应快、柔性成形及成形结构不受限等优势，特别适合进行航空发动机复杂结构件的加工。

然而，发明人发现，即使在最优SLM工艺条件下成形的GH3230样件中仍存在大量的微裂纹，且此类裂纹无法通过工艺参数优化的方式进行消除。微裂纹将会严重削弱成形构件的承载能力及抗腐蚀能力，并在构件使用过程中造成应力集中从而成为断裂源。因此实现微裂纹的消除，才能保证SLM工艺成形GH3230工件的使役性能。

发明内容

针对GH3230合金中存在大量微裂纹的问题，本公开提出了一种消除激光选区熔化成形GH3230镍基高温合金中微裂纹的方法。本公开中的方法能够实现SLM工艺制造GH3230合金中微裂纹的消除，从而显著提高GH3230成形构件的力学性能。

本公开一个或一些实施方式中，提供一种GH3230镍基高温合金材料，所述GH3230粉末元素按质量分数组成如下：C 0.05-0.15％，Cr 20-24％，Co5％,W13-15％,Mo 1-3％,Al 0.2-0.5％,Ti0.1％,Fe3％,La 0.005-0.05％,B0.015％,Si0.25-0.75％,Mn 0.3-1％,S0.015％,P0.03％,Cu0.5,余量为Ni元素及不可避免的杂质；还包括TiB₂粉末，所述TiB₂粉末的质量为上述GH3230合金粉末质量的1-2％。

本公开一个或一些实施方式中，提供一种消除激光选区熔化成形GH3230镍基高温合金中微裂纹的方法，包括如下步骤：在采用激光选区熔化技术对GH3230镍基高温合金粉末进行成形制备GH3230合金时，所述GH3230合金粉末中添加有TiB₂粉末。

本公开一个或一些实施方式中，提供上述GH3230镍基高温合金材料或上述消除激光选区熔化成形GH3230镍基高温合金中微裂纹的方法制得的产品在航空航天、石油化工、核能源工业领域中的应用。

上述技术方案中的一个或一些技术方案具有如下优点或有益效果：