[发明专利]一种基于增材制造镍基合金磁粒抛光增强增韧的方法

说明书

本发明属于镍基合金以及后处理领域，具体公开了一种基于增材制造镍基合金磁粒抛光增强增韧的方法，包括建立构件模型，采用选择性激光熔化方法，按照工艺参数进行激光扫描、成型，制备得到所述构件；对制得的构件依次进行均匀化处理、磁性磨粒抛光，高温时效处理以及低温时效处理。本发明在利用选择性激光熔化技术的基础上，采用磁性磨料抛光和热处理的复合处理，得到性能优异的合金制件。该合金制件的强度和综合机械性能得到有效改善和提高，具有更广和更复杂的应用场景。

技术领域

本发明属于镍基合金以及后处理领域，涉及一种基于增材制造镍基合金磁粒抛光增强增韧的方法。

背景技术

作为航空航天、核领域和飞机涡轮发动机中最广泛使用的超级合金之一，Inconel718是一种可沉淀硬化的合金，其主要成分是镍、铁和铬。由于其γ″和γ′相的强化相，因此该合金具有优良的机械性能。另一方面，它是一种众所周知的难加工材料，因为它在高温下也有很高的强度，这阻碍了复杂零件的制造。近年来蓬勃发展的增材制造(AM)，可以通过数控分层方法制造出具有近乎净值的自由形状的部件，为更多的前沿应用提供了最先进的技术，并且与传统的减材制造工艺相比，减少了在工具和模具上的成本投入。

激光粉末床熔融技术(LPBF)利用高功率激光束创建粉末床熔融，以实现快速的三维原型制造，被认为是一种有前途的AM技术，对包括Inconel 718在内的众多工程合金具有较高的打印分辨率。然而，LPBF中涉及的极高的加热/冷却速率和热循环容易引入巨大的残余应力，从而导致变形、翘曲、开裂等问题。此外，由于逐层构建和阶梯效应，表面质量和微观结构的均匀性普遍较差，不能满足工业应用对表面完整性和机械性能的要求。因此，AM零件一般需要进一步的后加工，如热等压、热处理和表面改性等后加工，以达到所需的使用标准。

磁性粒抛光(MAF)是将具有导磁性能和加工能力的一定量的磁性粒以合理的加工间隙置于磁极头和工件之间，通过磁场发生装置(利用电磁场或永磁场在加工区域形成具有一定磁场强度的磁场)，使磁性粒对工件产生一定大小的作用力，并通过一定的运动形式使工件和磨粒间产生复杂的相对运动。在作用力和相对运动的作用下，磁性粒对工件表面产生微量磨削、挤压、磨粒磨损和电化学磨损等综合作用，从而改变工件表面几何特征(表面粗糙度下降，轮廓支撑度增加，去毛刺等)改善表面层物理力学性能(如表面形成变质层、改善表面应力状态等),提高工件表面质量，改善工件表面完整性，进而提高工件及产品的使用性能和寿命，达到对表面光整加工的目的。

在后处理技术中，后热处理通常是AM制造的一个必要过程，以释放残余应力并消除快速固结所固有的各向异性的微观结构和性能，特别是对于添加制造的Inconel 718。Laves,(Ni,Fe,Cr)2(Nb,Ti,Mo),是一种顽固的相，这是由于铌在形成的Inconel 718部件中偏析所生成，它不仅消耗了铌和钛等强化元素，而且还加速了微裂纹的发生和扩展。而这导致了产品质量不高的同时，也导致了增材制造技术的发展的延滞。与此同时，后处理的顺序对MAF的加工也有着重要的影响，错误的处理顺序，会导致无法拥有最佳的性能。

发明内容

为改善现有技术存在的上述技术问题，本发明提供一种基于增材制造镍基合金磁粒抛光增强增韧的方法，包括：

建立构件模型，采用选择性激光熔化方法，按照工艺参数进行激光扫描、成型，制备得到所述构件；

对制得的构件依次进行均匀化处理、磁性磨粒抛光，高温时效处理以及低温时效处理。

优选的，所述磁性磨粒抛光的时长为3小时。

优选的，所述磁性磨粒抛光过程中，采用连接有Nd-Fe-B磁铁的磁性磨粒抛光机进行打磨；

优选的，所述磁铁的厚度为12.7毫米；

进一步的，所述磁性磨粒抛光机连接在五轴高速加工中心的主轴上。

优选的，主轴以每分钟600转的速度旋转，并以每秒1毫米的进给速度线性移动。