[发明专利]一种消除Renè104镍基高温合金激光增材制造裂纹的方法

摘要

本发明提供一种消除Renè104镍基高温合金激光增材制造裂纹的方法，属于增材制造及高温合金领域。本发明针对高Al、Ti含量(Al+Ti＞5％)的Renè104镍基高温合金激光增材制造易产生裂纹的问题，通过设计激光成形参数和分区扫描策略，抑制了成形件内部大尺寸裂纹的产生；再采用去应力退火完全消除成形件内部的残余应力；采用放电等离子烧结处理，消除了成形件内部的裂纹，并抑制了烧结过程中晶粒的长大。本发明首次提出采用激光增材得到成形件后，结合去应力退火和放电等离子烧结处理，消除成形件内部裂纹的方案。使用该方法，制备高Al、Ti含量的Renè104镍基高温合金，成形件内未见裂纹，其室温抗拉强度可达1300MPa以上。

主权项

1.一种消除Renè104镍基高温合金激光增材制造裂纹的方法，其特征在于：包括如下步骤：（1）激光增材制造前准备根据所需零件的形状，在三维设计软件里设计零件的三维模型，然后将三维模型导入激光增材制造设备，软件自行切片处理后，将每一切片层的数据导入激光增材制造的系统中；（2）通过激光选区熔化进行增材制造铺设Renè104镍基高温合金粉末，然后激光根据切片层的信息开始选择熔化粉床，扫描方式包括轮廓扫描和实体扫描，每一层扫描时，先进行轮廓扫描再进行实体扫描，实体扫描采用分区扫描策略，之后再一次轮廓扫描；整个步骤为铺粉和激光熔化过程；所述Renè104镍基高温合金粉末的粒径为15‑53μm，且D10为15‑20μm、D50为25‑31μm、D90为40‑48μm；所述轮廓扫描参数为：激光光斑直径为0.08‑0.1mm，激光功率为100W‑150W，扫描速度为1000‑1400mm/s；所述的实体扫描参数为：激光功率200W‑250W，激光光斑直径0.10‑0.13mm，扫描速度450‑650mm/s,扫描间距0.08‑0.14mm，铺粉层厚为30‑35μm；所述的分区扫描策略是：将每一切片层的实体区域划分为多个区域，分别对每个区域依次进行激光扫描熔化；所述的分区扫描策略包含条带分区扫描策略或棋盘分区扫描策略；所述条带分区扫描策略的参数为：条带宽度为6‑8mm，条带间的搭接为0.1‑0.15mm；所述棋盘分区扫描策略的参数为：棋盘大小为4‑6mm，棋盘间的搭接为0.08‑0.12mm，相邻棋盘间的激光扫描方向相互垂直；（3）重复步骤（2）直到整个零件打印完成，之后将成形的零件从基板上分离，得到成形件；相邻层之间的激光扫描方向旋转67°；（4）对成形件进行去应力退火，退火温度为（0.3‑0.4）T_再，时间为1h‑3h；（5）对去应力退火后的成形件进行放电等离子烧结处理，即SPS处理，SPS参数：温度为（0.8‑0.9）T_再，时间为10‑20min；所述T_再为合金的再结晶温度，单位为℃。