[发明专利]一种K4202高温合金激光选区熔化成形方法

说明书

本发明公开一种K4202高温合金激光选区熔化成形方法。所述K4202高温合金激光选区熔化工艺参数为：激光功率280W～320W，扫描速度为800‑1200mm/s，光斑直径0.12mm～0.14mm，铺粉层厚0.03mm‑0.06mm。成形构件在真空热处理炉中进行固溶处理，1080℃～1120℃保温4h～6h，回充氩气冷却至室温。经上述工艺处理后，K4202高温合金构件的室温抗拉强度不低于980MPa，屈服强度不低于550MPa，延伸率不低于16％；700℃抗拉强度不低于830MPa，屈服强度不低于490MPa，延伸率不低于10％，可满足航天产品对K4202高温合金构件强度及塑性的要求。

技术领域

本发明涉及一种K4202高温合金激光选区熔化成形方法，属于金属成形技术领域。

背景技术

镍基高温合金具有优良的抗氧化、耐腐蚀和耐高温性能，广泛应用于航空、航天、船舶、核能和化工等领域，是制造航空航天动力装置热端部件的重要材料。K4202高温合金作为工作温度范围在-253℃～800℃的Ni-Cr基沉淀硬化型变形高温合金，已被应用于700℃以下长时使用的新型大推力火箭发动机涡轮转子、整流栅、涡轮球壳和燃气管路等部件。该合金具有优良的抗氧化、耐腐蚀和耐高温性能，广泛应用于航空、航天领域，是制造航天动力装置热端部件的重要材料。

K4202高温合金目前采用熔模精密铸造方法成形，铸件内部质量控制难度大，尤其当是壁厚较小时，容易出现成分偏析、缩孔、缩松、裂纹、浇不足等缺陷，成品率较低，成本较高，生产周期较长。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服传统铸造工艺铸件质量不易控制、研制周期长等不足，提出一种K4202高温合金材料激光选区熔化成形方法，实现该材料复杂精密构件的快速制造与直接制造。

本发明的技术解决方案是：

一种K4202高温合金材料的成形方法，该方法的步骤包括：

(1)利用K4202高温合金棒材进行气雾化制粉，得到粒径范围为15μm～53μm的金属粉料；

(2)利用步骤(1)得到的粉料进行激光选区熔化成形，得到形状满足要求的K4202高温合金构件；

(3)将步骤(2)得到的形状满足要求的K4202高温合金构件进行固溶处理，得到形状及力学性能均满足要求的K4202高温合金构件。

所述步骤(1)中，以K4202高温合金棒材为原材料，采用气雾化制粉方法，雾化气体为氩气，压力3.5MPa～5MPa，金属液过热度100℃～300℃,金属液流率每分钟10Kg～20Kg，得到粒径范围为15μm～53μm的合金粉末；

所述步骤(2)中，激光选区熔化成形的工艺参数为：激光选区熔化成形条件是：激光功率280W～320W，扫描速度为800mm/s～1200mm/s，光斑直径0.12mm～0.14mm，铺粉层厚0.03-0.06mm；

所述步骤(3)中，所述固溶处理方法为：真空热处理炉中在1080℃～1120℃保温4h～6h，回充氩气冷却至室温。

本发明的有益效果是：

(1)采用上述技术方案后，获得的K4202高温合金激光选区熔化成形构件，室温抗拉强度不低于980MPa，屈服强度不低于550MPa，延伸率不低于16％；700℃抗拉强度不低于830MPa，屈服强度不低于490MPa，延伸率不低于10％，从而拓展了应用范围；

(2)本发明提出的K4202高温合金激光选区熔化成形方法，主要解决了熔模精密铸造方法带来的冷隔、疏松、夹杂等缺陷和致密度不足的问题，生产周期缩短60％；

(3)本发明提出的方法可广泛应用于航天热端复杂构件的制造，该方法可实现K4202高温合金复杂精密构件的快速制造与直接制造。