[发明专利]时效强化型镍基高温合金3D打印工艺及制得的3D打印件

说明书

本发明涉及合金3D打印技术领域，尤其是涉及一种时效强化型镍基高温合金3D打印工艺及制得的3D打印件。时效强化型镍基高温合金3D打印工艺，包括如下步骤：在真空或保护气氛下对时效强化型镍基高温合金粉末进行3D打印，所述3D打印的功率为280～290W，所述3D打印的扫描速度为920～965mm/s；所述时效强化型镍基高温合金粉末采用真空熔炼气雾化方式制得。本发明依据时效强化型镍基高温合金的特性，对其合金制粉及打印技术等进行探究，使得采用本发明的3D打印工艺制得的3D打印件的强度能够与传统工艺制备的该合金强度相近甚至更优，满足实际应用需求。

技术领域

本发明涉及合金3D打印技术领域，尤其是涉及一种时效强化型镍基高温合金3D打印工艺及制得的3D打印件。

背景技术

火箭发动机机匣、盘件、燃烧室隔板、涡轮燃气进气导管、燃气发生器收敛段、锥形导向器、涡轮弯通、法兰盘等零部件大量应用高强铁-镍基高温合金。由于火箭发动机中各个部件的工况要求严苛，为了达到火箭发动机合金性能的要求，需要保证合金在一定温度下的组织性能稳定及高强度等性能。

同时，火箭发动机中存在较多结构复杂的部件，采用焊接的方式存在很大的工艺难度，且焊接接头性能难以满足要求，导致合金在结构复杂的火箭发动机的零部件中的应用受到限制。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供时效强化型镍基高温合金3D打印工艺，以解决现有技术中存在的合金在结构复杂的火箭发动机的零部件中的应用受限等技术问题。

本发明的第二目的在于提供采用上述时效强化型镍基高温合金3D打印工艺制得的3D打印件。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

时效强化型镍基高温合金3D打印工艺，包括如下步骤：

在真空或保护气氛下对时效强化型镍基高温合金粉末进行3D打印，所述3D打印的功率为280～290W，所述3D打印的扫描速度为920～965mm/s；

所述时效强化型镍基高温合金粉末采用真空熔炼气雾化方式制得；所述时效强化型镍基高温合金包括按质量百分数计的如下组分：

C 0.01％～0.035％、Cr 17.1％～18.5％、Nb 4.81％～5.5％、Mo3.55％～5％、Al0.5％～1.15％、Ti 0.6％～1％、Fe 13.1％～16％、V0.41％～0.6％、B 0.001％～0.01％、Cu 0.1％～0.55％、Zr 0.001％～0.1％、Ce 0.001％～0.01％、Mn 0.001％～0.7％、Si0.01％～0.5％、P≤0.015％、S≤0.01％，以及余量的Ni。

3D打印技术可用于成型制造与完成具有复杂结构的部件的制造，同时具备成型精度高、零件轻量化和制造成本低等优势。但由于合金自身特性、粉末制造工艺、打印工艺等因素的影响，会导致得到的打印件的缺陷(如孔隙、残余应力、裂纹、翘曲等)存在，而无法实现与传统工艺制备的合金件相当的强度等。相较于传统工艺，选区激光熔化技术加工过程中可能出现球化、粉末粘附、裂纹以及未熔合等缺陷现象，表面质量和致密度还不能完全满足成形件要求。

本发明采用兼顾高温力学性能和高温稳定性的时效强化型镍基高温合金，依据该合金特性，对其合金制粉及打印技术等进行探究，使得采用本发明的3D打印工艺制得的3D打印件的强度能够与传统工艺制备的该合金强度相近甚至更优，满足实际应用需求。

在本发明的具体实施方式中，所述3D打印的功率为286～288W；所述3D打印的扫描速度为935～955mm/s。

在本发明的具体实施方式中，所述粉末的粒径范围为25～53μm。

在本发明的具体实施方式中，所述粉末的粒径满足下述条件中的至少一个：