[发明专利]一种无裂纹镍基高温合金及其成分设计方法和制备方法

说明书

本发明属于金属增材制造领域，并具体公开了一种无裂纹镍基高温合金及其成分设计方法和制备方法，以质量百分数计，该无裂纹镍基高温合金成分为：Mo：10.50％～11.00％，Cr：24.50％～25.30％，W：1.00％～1.50％，Co：4.00％～4.50％，Fe：10.00％～11.00％，C：0.05％～0.08％，Mn：0.60％～0.80％，Si：0～0.30％，余量为Ni。该镍基高温合金能够更充分地利用激光选区熔化成形技术的快速凝固效果，可显著提高GH3536合金的强度，同时显著减少传统镍基高温合金在激光选区熔化成形过程中的微裂纹缺陷，力学性能优越。

技术领域

本发明属于金属增材制造领域，更具体地，涉及一种无裂纹镍基高温合金及其成分设计方法和制备方法。

背景技术

近年来，激光选区熔化是在材料、机械、计算机等学科的高度交叉融合基础上产生的颠覆性技术，将材料、结构设计融入到制造中，是实现复杂构件制造的有效途径。近年来，激光选区熔化成形镍基高温合金在航空航天领域受到广泛的重视。这是因为：随着航空航天对零部件轻量化、整体化、高性能化越来越高的要求，传统铸造、锻造和焊接等加工方法难以成形拥有复杂整体结构和高性能的高温合金零部件，激光选区熔化技术通过叠层制造在成形复杂结构和高性能的镍基高温合金零部件方面拥有巨大的潜力；传统的铸造、锻造、焊接加工的镍基高温合金晶粒尺寸较大，而激光选区熔化技术可实现超细晶镍基高温合金的加工；激光选区熔化技术因其极快的冷却速率，可制备拥有过饱和固溶体的镍基高温合金。

由于激光选区熔化加工过程中的温度场和流场显著区别于铸造状态下的，所以激光选区熔化成形用镍基高温合金并不能简单地将传统牌号的镍基高温合金作为原料。由于高的温度梯度及循环加热产生的过大热应力，微裂纹是激光选区熔化成形镍基高温合金普遍存在的缺陷。针对于激光选区熔化成形镍基高温合金微裂纹缺陷问题，目前主流的解决方案是基板预热和热等静压处理。基板预热对镍基高温合金微裂纹的改善效果有限，同时也造成了能源浪费；热等静压虽然显著改善了镍基高温合金中的微裂纹缺陷，但是延长了工艺流程，增高了生产成本。故亟需一种适合激光选区熔化成形的镍基高温合金。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种无裂纹镍基高温合金及其成分设计方法和制备方法，其目的在于，通过提高GH3536合金中固溶元素的含量，并对GH3536合金进行改性，更充分地利用激光选区熔化成形技术的快速凝固效果，可显著提高GH3536合金的强度，同时克服传统镍基高温合金在激光选区熔化成形过程中的微裂纹缺陷。

为实现上述目的，按照本发明第一方面，提出了一种无裂纹镍基高温合金，以质量百分数计，该无裂纹镍基高温合金成分为：

Mo：10.50％～11.00％，Cr：24.50％～25.30％，W：1.00％～1.50％，Co：4.00％～4.50％，Fe：10.00％～11.00％，C：0.05％～0.08％，Mn：0.60％～0.80％，Si：0～0.30％，余量为Ni。

作为进一步优选的，以质量百分数计，该无裂纹镍基高温合金成分为：

Mo：10.75％，Cr：24.90％，W：1.25％，Co：4.25％，Fe：10.50％，C：0.065％，Mn：0.70％，Si：0.15％，余量为Ni。

按照本发明的第二方面，提出了一种无裂纹镍基高温合金的制备方法，包括如下步骤：

按上述无裂纹镍基高温合金成分进行配料，得到混合合金粉末；采用激光选区熔化对该混合合金粉末进行成形，得到无裂纹镍基高温合金。

作为进一步优选的，进行激光选区熔化成形时，激光功率为210w～300w，扫描速度为500mm/s～800mm/s。

作为进一步优选的，进行激光选区熔化成形时，激光功率为240w～270w，扫描速度为600mm/s～700mm/s。