[发明专利]一种适用于增材制造的钴基高温合金

说明书

本发明公开了一种适用于增材制造的钴基高温合金，其化学成分按质量百分比计为：Fe：14.0~15.5%，Cr：14.2~15.5%，Ni：17.0~19.0%，Mo：3.5~5.0%，Ti：0.5~1.0%，Al：3.0~4.0%，Ta：0.5~1.0%，W：2.3~4.0%，Nb：0.5~1.0%，Re：0.1~0.5%，C：0.02~0.05%，B：0.001~0.08%，O≤10ppm，N≤10ppm，P≤10ppm，S≤10ppm，O+N+S≤25ppm，余量为Co。该钴基高温合金在增材过程中具有良好的工艺性，所制备结构复杂件没有裂纹、气孔等缺陷。

技术领域

本专利发明公开了一种适用于增材制造的钴基高温合金，属于金属材料技术领域。

背景技术

增材制造技术(Additive Manufacturing，AM)是一种融合了计算机、材料和三维数字建模等内容的高新技术，通过软件与数控系统将专用的金属材料、非金属材料以及医用生物材料，按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积，制造出实体物品的制造技术。其是一种复杂零件近成形技术，因而其具有材料利用率高、制造周期较短和能够制造较为复杂零件等优点，在航空航天领域具有一定的应用前景。

钴基高温合金在高温时具有较高的强度、良好的抗热疲劳、耐热腐蚀和耐磨性能，相比于镍基高温合金，其具有更高的热导率和更低的热膨胀性能，被广泛用于制造航空喷器发动机、工业燃气轮机舰船燃气轮机的导向叶片和喷嘴导叶以及柴油机喷嘴等。将增材制造技术和钴基高温合金实现有机结合，不仅能更便捷地制造出航空发动机中较为复杂的结构零部件，而且制造出的钴基高温合金零部件具有良好的耐热、耐磨和耐腐蚀性能，这对于复杂高温结构零部件的制造和钴基高温合金推广使用具有重要的现实价值和战略意义。

目前适用于增材制造的钴基高温合金极其有限，传统的钴基高温合金在增材制造过程中工艺性较差，易变形、产生气孔裂纹等缺陷，在大型构件中也表现出较大的应力，传统钴基高温合金难以适用于增材制造。

发明内容

为了解决钴基高温合金增材过程中成形性及工艺性差的问题，本发明旨在提供一种适用于增材制造的钴基高温合金及其制备方法，增材制造的样品没有裂纹、气孔等缺陷，打印工艺性好，具有高强度、高塑性和优异的高温性能。

实现本发明目的的技术解决方案是：

一种适用于增材制造的钴基高温合金，其化学成分按质量百分比计为：Fe：14.0～15.5％，Cr：14.2～15.5％，Ni：17.0～19.0％，Mo：3.5～5.0％，Ti：0.5～1.0％，Al：3.0～4.0％，Ta：0.5～1.0％，W：2.3～4.0％，Nb：0.5～1.0％，Re：0.1～0.5％，C：0.02～0.05％，B：0.001～0.08％，O≤10ppm，N≤10ppm，P≤10ppm，S≤10ppm，O+N+S≤25ppm，余量为Co。

上述适用于增材制造的钴基高温合金的制备方法，具体包括如下步骤：

将0.8～1.2mm钴基高温合金丝材使用冷金属过渡焊接技术(CMT)制备钴合金块体，设置送丝速度为4.5～5.5m/min，熔覆速度为45～50cm/min，焊接电流为120～140A，在基板上增材制造所述钴基合金的块体试样，块体每一层焊道与下一层焊道垂直。

较佳的，将0.8～1.2mm钴基高温合金丝材使用冷金属过渡焊接技术(CMT)制备钴合金块体，设置送丝速度为4.5m/min，熔覆速度为45cm/min，焊接电流为100A，在基板上增材制造所述钴基合金的块体试样，块体每一层焊道与下一层焊道垂直。

本发明还提供了另一种适用于增材制造的钴基高温合金的制备方法，具体包括如下步骤：