[发明专利]激光选区熔化技术制备GH5188发动机隔热屏方法

说明书

本发明公开激光选区熔化技术制备GH5188发动机隔热屏方法，所属金属材料增材制造技术领域；本专利的技术方案包括模型处理；取原材料GH5188合金粉末并进行烘干处理；烘干后装到激光选区熔化成形设备粉末舱中，选择基板，将基板固定在工作台上，用刮刀刮取GH5188合金粉末，在基板上反复试铺，将粉完整铺满整个基板，锁好成形舱，将成形舱抽真空并充入惰性气体进行保护，同时给基板预热；隔热屏零件打印；成形后的隔热屏零件进行去应力退火，去支撑、热等静压和热处理；试样性能检测。本发明的方法实现隔热屏零件一体化成型，减少焊缝数量，避免焊接导致的焊接开裂。

技术领域

本发明涉及金属材料增材制造技术领域，特别涉及激光选区熔化技术制备GH5188发动机隔热屏方法。

背景技术

激光选区熔化成形技术(SLM)具有快速反应，复杂结构一体化、无模具成形等优点。在航空航天方面，能显著解决航天航空领域“急、难、险、新”零部件研制需求；在航空发动机领域，激光选区熔化成形技术(SLM)的使用，能释放隔热屏零件传统“横平竖直”结构约束，实现高性能、高自由度结构制造，从部件方面推动航空发动机向高推重比发展。

GH5188是Co-Ni-Cr基固溶强化型变形高温合金，合金使用温度可在950℃-1100℃；加入钨元素进行固溶强化，使合金具有良好的抗蠕变性能、抗热疲劳性能和高温强度；同时加入较高含量的铬和微量的镧,使合金具有良好的高温抗氧化性能；广泛应用于航空发动机零部件制造中，如隔热屏、侧壁、火焰导向器等高温部件；但在生产过程中，GH5188合金铸锭存在明显的显微偏析，后续热处理加工也无法消除组织偏析，导致加工塑性差，焊接开裂；GH5188材料使用激光选区熔化技术，国内外研究较少，无相关文献说明其成形性及性能。

发动机隔热屏零件属于发动机高温环境中工作的关键部件，装配在发动机高温区域内壁，起到隔热作用；隔热屏零件质量决定发动机整体寿命，随着发动机技术的不断发展和成熟，高性能、高推重比发动机需求越来越显著，导致隔热屏零件结构趋于复杂化、轻量化；隔热屏趋于薄壁化、空间异形化，采用传统制造工艺难度大，焊缝数量多，加工工序长；同时GH5188合金属于难加工材料，焊接过程中容易产生裂纹，报废率高。

发明内容

为解决上述技术问题，提出了激光选区熔化技术制备GH5188发动机隔热屏方法，具体技术方案如下：

激光选区熔化技术制备GH5188发动机隔热屏方法，具体步骤如下：

步骤1，模型处理：使用UG软件和Magics软件对隔热屏零件三维模型进行余量添加、摆放方式选择、支撑添加、并按0.03~0.05mm的厚度进行切片，切片中，分别设置隔热屏零件实体、隔热屏零件外轮廓及支撑的激光功率、扫描速率、光斑直径、扫描方式、扫描间距、粉末层厚、光斑补偿，最后输出.Stl格式文件及工艺参数文件，等待输入激光选区熔化成形设备；

步骤2，材料准备：取原材料GH5188合金粉末；

步骤3，将步骤2所得的GH5188合金粉末在粉末干燥箱中进行烘干处理；

步骤4，将步骤3烘干后的GH5188合金粉末装到激光选区熔化成形设备的粉末舱中，选择与成形的金属材料相同或GH4169材料的基板，将基板固定在激光选区熔化成形设备中的成形舱中的工作台上，然后使用手动调节的方式，用刮刀刮取GH5188合金粉末，在基板上反复试铺，直到刮刀将GH5188合金粉末完整铺满整个基板，锁好成形舱，将成形舱抽真空并充入惰性气体进行保护，同时给基板预热；

步骤5，隔热屏零件打印：将步骤1所得到的.Stl格式文件及工艺参数文件输入到激光选区熔化成形设备中，使用所设定的参数进行隔热屏零件加工；

步骤6，将步骤5成形后的隔热屏零件进行去应力退火，去支撑、热等静压和热处理；其中退火温度为850℃±10℃，保温1h；热等静压：温度为1150℃~1200℃，压力130MPa~150MPa，保温时间3h；热处理温度为：1100℃~1200℃，保温1h；