[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

说明书

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，涉及激光增材修复与再制造技术领域。激光增材制造专用高韧性高温镍基合金粉末，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%。其制备方法如下：配置合金混合物；雾化制粉；粉末过筛。本发明解决了现有的高温镍基合金材料在激光增材制造过程中开裂的问题。其用于激光增材制造时，无需改变激光增材制造设备与工艺，即可获得符合性能要求的激光成型件。

技术领域

本发明涉及激光增材修复与再制造技术领域，特别是高韧性高温镍基合金粉末及其制备方法。

背景技术

透平叶片是透平机械中用于引导流体按照一定方向流动，并推动转子旋转的重要部件，流体通过透平叶片是会引起能量损失，能量损失越大则透平机械的效率越低。因此，对透平叶片进行结构优化设计和提升透平叶片的制造精度，是提升透平机械效率的关键所在。对透平叶片进行结构优化设计，会使其呈现复杂流道和异形等特点，这使得采用传统机加手段愈发难以制造。

激光增材技术作为近年来兴起的新技术，目前已在航空、国防、交通、冶金、采矿等领域得到应用，具有柔性化、易于实现智能化、生产周期短等特点，受到越来越多的关注。经验证，激光增材技术可满足具有复杂流道、异形、高精度的透平叶片的制造工艺需求。

高温透平叶片(是指服役温度在700℃以上的透平叶片)是透平叶片中的一个细分领域，大多选用高温镍基合金材料(例如IN738LC或CM247LC)制造，以满足其长时间高温服役的需求。但由于上述高温镍基合金材料Ti、Al等合金元素含量过高，极易在激光增材制造的过程中产生晶界偏聚，会不可避免的出现开裂现象，严重影响激光成型件的成型质量。

目前有两种方案可解决上述开裂现象：1、采用激光喷丸技术控制开裂，但该技术对环境和设备的要求极高，难以大规模产业化；2、在预热到1050℃的基材上进行激光直接沉积，但仅能在一定程度上消除开裂，并且工艺步骤繁琐，难以大规模产业化。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，而提供一种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，它解决了高温透平叶片采用激光增材技术制造的成本较高，难以大规模产业化的问题。

本发明的技术方案是：激光增材制造专用高韧性高温镍基合金粉末，其所含元素及各元素的质量百分比如下：C：0.01～0.07%；Fe：0.4～1%；Cr：16～16.5%；Mo：1.9～2%；Nb：0.8～1.1%；Ti：3.2～3.5%；Al：3.2～3.5%；Co：7.8～8.5%；Ta：1.5～1.7%；W：2.2～2.5%；Zr：0.05～0.07%；余量为Ni；以上各元素质量百分比之和为100%。

本发明进一步的技术方案是：激光增材制造专用高韧性高温镍基合金粉末，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%。

本发明进一步的技术方案是：激光增材制造专用高韧性高温镍基合金粉末，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 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%。