[发明专利]一种高温合金材料的SLM成型方法

说明书

本发明公开了一种高温合金材料的SLM成型方法，启动激光选区熔化成形设备，将切片后的打印模型导入计算机操作系统；对不锈钢基板表面进行超声清洗擦拭，烘干；将经过预热后的高温合金粉末在基板上用刮刀进行铺粉，形成均匀的铺粉层，YAG激光器发射连续高斯激光束在铺粉后的粉层上按导入模型和设定程序进行扫描打印，每层扫描采取先分区扫描模型内部，再扫描模型轮廓的方式，基板按铺粉厚度下移，并保持激光扫描截面高度，直至打印完成；使用电火花对上述基板进行样件切割，最后取下样件。本发明可以获得致密度高的成品，减少粉末融化不全、气隙以及孔洞等一些特殊的成形缺陷，提高成形样件的质量、机械力学性能和部件的服役时间。

技术领域

本发明涉及高温合金材料粉末成型技术，尤其涉及一种高温合金材料的SLM成型方法。

背景技术

激光增材制造技术是一种能同时满足高性能和高精确成形一体化需求的先进制造技术，具有复杂零件一体化成形、生产周期短、产品多样化且不增加成本、节约原材料、精确实体复制等优点，金属激光选区熔化(SLM)是比激光选区烧结(SLS)技术工艺流程更为简单的金属粉末快速成型技术。

高温合金是指能在600℃以上的高温环境下长期服役，承受复杂交变载荷，并具有表面稳定性的铁基、镍基和钴基金属材料。高温合金的研究和应用水平是衡量一个国家材料领域科学发展综合实力的重要标志。

钴基高温合金特别适用于涡轮发动机和地面燃气轮机等先进动力推进系统的热端部件，GH5188常用于制造燃烧室内壁、外壁、封严片等高温部件。加工制造形状复杂的重型燃气机透平叶片时，叶片端壁、叶面到尾缘、底座，以及叶身内部的两层冷却结构上分布了均匀和非均匀的异形孔径多为1.5mm的通孔数目超过一千个，一般的切削钻孔工艺操作复杂且工作量巨大。而激光选区熔化成型技术采用逐层扫描成型的方法，生产效率高，精度更佳。但是，高温合金增材制造成形过程面临的最大问题是对成型质量的把控，扫描策略设计应当以对样品成型及其质量至关重要的激光功率、扫描速度、扫描间距和层间转角为主。而邻近的铺粉层之间、激光扫描路径内部熔融池局部区域，可能产生一些特殊的成型缺陷，如粉末融化不全、气隙以及孔洞等，这将影响成形样件的质量、机械力学性能和部件的服役使用安全。

目前，研究人员针对激光选区熔化一次成型GH5188高温合金，尚未能获得高致密度的成形工艺。

发明内容

针对上述问题，本申请的目的在于提供一种高温合金材料的SLM成型方法，在高精度成型的同时，获得致密度高、无宏观变形与裂纹、使用性能优良的GH5188合金。

本发明的目的是这样实现的。一种高温合金材料的SLM成型方法，包括如下步骤：

1) 将GH5188高温合金粉末在80℃真空干燥箱内保温4h烘干；

2) 启动激光选区熔化成形设备，将切片后的打印模型导入计算机操作系统，设置打印参数，每层分区为条带状，扫描方式为先扫描打印内部，内部扫描完成后对外轮廓进行扫描打印；

3) 使用不锈钢清洗剂对不锈钢基板表面进行超声清洗30min后使用纯度为99%的无水乙醇擦拭，烘干；

4) 在激光选区熔化成形设备的成型仓内安装基板，将GH5188高温合金粉末装至激光选区熔化成形设备的铺粉仓内；

5) 将成型仓内的含氧量抽至100ppm以下，通入纯度为99.99%的氩气进行洗气，保持成型仓内的氩气气氛，使氩气以3.5-4.5m/s的流速沿基板的表面平行吹过；

6) 对基板和GH5188高温合金粉末进行预热至400℃，以降低经激光照射后高温合金粉末与基板间的温差；

7) 将经过预热后的GH5188高温合金粉末在基板上用刮刀进行铺粉，形成均匀的铺粉层，每层铺粉厚度为40μm；