[发明专利]激光增材制造专用高韧性高温镍基合金粉末及其制备方法

权利要求书

1.激光增材制造专用高韧性高温镍基合金粉末，其特征是：其所含元素及各元素的质量百分比如下：C：0.07%；Fe：0.75%；Cr：16.22%；Mo：1.95%；Nb：0.96%；Ti：3.35%；Al：3.35%；Co：8.2%；Ta：1.62%；W：2.25%；Zr：0.06%；余量为Ni；以上各元素质量百分比之和为100%；将所述的激光增材制造专用高韧性高温镍基合金粉末通过激光增材制造制得成型件，将制得的成型件分别通过线切割的方式切下仅包含激光增材层的一块材料，再将切下的材料制成拉伸试验通用试样，试样的抗拉强度为1332MPa，屈服强度为987MPa，延伸率达到15%以上；

所述激光增材制造专用高韧性高温镍基合金粉末的制备方法，步骤如下：

S01，配置合金混合物：安装上述合金粉末所含元素及各元素的质量百分比，选取铁碳、镍铁、镍铬、镍钼、镍钛、镍铝、钴镍钨、镍铌、镍钽、镍锆中间合金，配置成合金混合物；

本步骤中，通过限定所选的中间合金的纯度，控制杂质元素的质量百分比≤0.03%；

S02，雾化制粉：用真空感应炉将合金混合物熔炼为成分合格的合金液体，再将合金液体注入真空雾化制粉装置的中间包内，合金液从中间包底部漏眼流出，通过真空雾化制粉装置的雾化熔覆喷嘴时，与高纯氩气接触而被雾化为细小液滴，细小液滴在真空雾化装置的雾化筒内快速凝固成镍基合金粉末；

本步骤中，高纯氩气为纯度不低于99.999%的氩气；

S03，粉末过筛：将镍基合金粉末过150～320目的筛网，即得到粒度为50um～100um的激光增材制造专用高韧性高温镍基合金粉末，以应用于激光金属直接沉积技术；

基于所述激光增材制造专用高韧性高温镍基合金粉末的激光增材制造方法，步骤如下：

S01，基材预处理：先使用磨床将基材表面的氧化层去除，再将基材放入无水乙醇中超声清洗，以去除表面油污，然后将基材放入真空干燥箱中，干燥处理；最后将基材放置在循环水冷平台上，对基材进行持续的降温散热；

本步骤中，基材的材料为IN738LC；

S02，设定激光熔覆机参数：将基材固定在数控工作平台上，根据基材的形状确定激光扫描轨迹，调整激光器的激光射出方向竖直向下；调整熔覆喷嘴与基材的距离为5mm，设定激光波长1064～1080mm，激光焦距200m，离焦量25mm，激光能量密度38996W/cm²，激光扫描速度10mm/s，送粉速度4.33g/min，搭接系数0.5，保护气体流量7.5L/min，送粉气体流量10L/min；保护气体与送粉气体均为高纯氩气；

本步骤中，高纯氩气为纯度不低于99.999%的氩气；

本步骤中，激光熔覆机包括激光器、熔覆喷嘴和数控工作平台；

S03，激光增材制造：添加激光增材制造专用高韧性高温镍基合金粉末至激光熔覆机中，采用同轴同步送粉法，将高韧性高温镍基合金粉末增材在基材表面，增材厚度为10mm。

2.激光增材制造专用高韧性高温镍基合金粉末，其特征是：其所含元素及各元素的质量百分比如下：C：0.07%；Fe：0.4%；Cr：16%；Mo：1.9%；Nb：0.8%；Ti：3.5%；Al：3.5%；Co：8.5%；Ta：1.7%；W：2.5%；Zr：0.07%；余量为Ni；以上各元素质量百分比之和为100%；将所述的激光增材制造专用高韧性高温镍基合金粉末通过激光增材制造制得成型件，将制得的成型件分别通过线切割的方式切下仅包含激光增材层的一块材料，再将切下的材料制成拉伸试验通用试样，试样的抗拉强度为1280MPa，屈服强度为1050MPa，延伸率达到10%以上；

所述激光增材制造专用高韧性高温镍基合金粉末的制备方法，步骤如下：

S01，配置合金混合物：安装上述合金粉末所含元素及各元素的质量百分比，选取铁碳、镍铁、镍铬、镍钼、镍钛、镍铝、钴镍钨、镍铌、镍钽、镍锆中间合金，配置成合金混合物；

本步骤中，通过限定所选的中间合金的纯度，控制杂质元素的质量百分比≤0.03%；

S02，雾化制粉：用真空感应炉将合金混合物熔炼为成分合格的合金液体，再将合金液体注入真空雾化制粉装置的中间包内，合金液从中间包底部漏眼流出，通过真空雾化制粉装置的雾化熔覆喷嘴时，与高纯氩气接触而被雾化为细小液滴，细小液滴在真空雾化装置的雾化筒内快速凝固成镍基合金粉末；

本步骤中，高纯氩气为纯度不低于99.999%的氩气；

S03，粉末过筛：将镍基合金粉末过150～320目的筛网，即得到粒度为50um～100um的激光增材制造专用高韧性高温镍基合金粉末，以应用于激光金属直接沉积技术；

基于所述激光增材制造专用高韧性高温镍基合金粉末的激光增材制造方法，步骤如下：

S01，基材预处理：先使用磨床将基材表面的氧化层去除，再将基材放入无水乙醇中超声清洗，以去除表面油污，然后将基材放入真空干燥箱中，干燥处理；最后将基材放置在循环水冷平台上，对基材进行持续的降温散热；

本步骤中，基材的材料为IN738LC；

S02，设定激光熔覆机参数：将基材固定在数控工作平台上，根据基材的形状确定激光扫描轨迹，调整激光器的激光射出方向竖直向下；调整熔覆喷嘴与基材的距离为5mm，设定激光波长1064～1080mm，激光焦距200m，离焦量25mm，激光能量密度38996W/cm²，激光扫描速度10mm/s，送粉速度4.33g/min，搭接系数0.5，保护气体流量7.5L/min，送粉气体流量10L/min；保护气体与送粉气体均为高纯氩气；

本步骤中，高纯氩气为纯度不低于99.999%的氩气；

本步骤中，激光熔覆机包括激光器、熔覆喷嘴和数控工作平台；

S03，激光增材制造：添加激光增材制造专用高韧性高温镍基合金粉末至激光熔覆机中，采用同轴同步送粉法，将高韧性高温镍基合金粉末增材在基材表面，增材厚度为10mm。