[发明专利]一种SLM用高强度不锈钢粉末、制备方法及其打印工艺

说明书

本发明公开了一种SLM用高强度不锈钢粉末、制备方法及其打印工艺，属于增材制造用金属材料领域，涉及一种SLM用高强度不锈钢粉末、制备方法及其打印工艺，解决现有真空气雾化粉末中气体含量特别是氧含量太高，不能满足SLM打印不锈钢件高强度高塑韧需求的问题。SLM用高强度不锈钢粉末的化学成分按质量百分比为：C≤0.04％、Si≤0.05％、Mn≤0.05％、Cr:12.5～13.5％、Ni:7.5～8.5％、Mo:2.0～2.5％、Al:1.0～1.15％、Ce：0.02～0.08％、P≤0.005％、S≤0.002％、O≤0.030％、N≤0.003％，余量为Fe及不可避免的杂质；粒度范围为15～53μm。本发明使得最终的SLM打印制件致密度达到99.8％以上，抗拉强度≥1400MPa，屈服强度≥1360MPa，延伸率≥13％，断面收缩率≥57％，U型冲击功≥100J，满足3D打印不锈钢件高强度高塑韧的使用需求。

技术领域

本发明属于增材制造用金属材料领域，涉及一种SLM用高强度不锈钢粉末、制备方法及其打印工艺。

背景技术

高强度不锈钢由于具有优异的强度、优良的抗冲击和耐腐蚀性能、较好的断裂韧性及切削加工性等，被广泛应用于航空航天、机械制造、海上平台等领域。随着其应用领域的不断扩展，所需的制件复杂程度不断提升，传统制备工艺难以满足制备需要。而3D打印技术中的选区激光熔化技术(SLM)，因其可以直接成型复杂精密零件，是目前国内外金属3D打印技术的最主要研发方向。

目前基于SLM技术的金属粉末耗材多以真空气雾化制粉(VIGA)为主，但是雾化后的金属粉末的气体含量特别是氧含量显著提高，而高强度不锈钢以及超高强度钢对气体含量尤为敏感，最终导致3D打印制件塑韧性和疲劳性显著降低，因而急需开发出一种适用于SLM用高强度不锈钢专用合金粉末，以便提高打印件的综合力学性能。

发明内容

鉴于以上分析，本发明旨在提一种SLM用高强度不锈钢粉末、制备方法及其打印工艺，以解决现有真空气雾化粉末中气体含量特别是氧含量太高，不能满足SLM打印不锈钢件高强度高塑韧的需求问题。本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一方面，本发明提供了一种SLM用高强度不锈钢粉末，其化学成分按质量百分比为：C≤0.04％、Si≤0.05％、Mn≤0.05％、Cr:12.5～13.5％、Ni:7.5～8.5％、Mo:2.0～2.5％、Al:1.0～1.15％、Ce：0.02～0.08％、P≤0.005％、S≤0.002％、O≤0.030％、N≤0.003％，余量为Fe及不可避免的杂质；粒度范围为15～53μm。

另一方面，本发明提供了该种SLM用高强不锈钢粉末的制备方法，包括如下步骤：

步骤1、用纯的碳、硅、锰、铬、镍、钼、铝进行真空感应熔炼和真空自耗重熔制备母合金，然后将母合金锻造成合金块材，去除合金块表面氧化皮和污垢；

步骤2、真空熔化母合金块，待母合金块完全熔化后加入稀土Ce，熔炼2～3min后用高纯氩气雾化制粉；

步骤3、将雾化后粉末进行氩气保护筛分，将粒度范围15～53μm的粉末进行抽真空密封包装。

进一步的，所述步骤1，中母合金化学成分按质量百分比为：C≤0.04％、Si≤0.05％、Mn≤0.05％、Cr：12.5～13.5％、Ni：7.5～8.5％、Mo：2.0～2.5％、Al：1.0～1.15％、P≤0.005％、S≤0.002％、O≤0.001％、N≤0.002％，余量为Fe及不可避免的杂质。

进一步的，所述步骤2中的氩气为99.999％以上的高纯氩气。

进一步的，所述步骤2中雾化气压为4.0～5.5MPa，钢液出炉温度为1740～1750℃，漏嘴直径为4.5～5.5mm。

再者，本发明还提供了该种SLM用高强不锈钢粉末的打印工艺，包括如下步骤：