[发明专利]一种3D打印用高γ′相镍基高温合金粉末及其制备工艺

说明书

本发明提供了一种3D打印用高γ'相镍基高温合金粉末，按重量百分比，其化学成分包括：Cr:8.0～13.0％，Co:8.0～10.0％，W:8.5～10.0％，Mo:0.4～0.6％，Ta:2.5～4.0％，Al:2.5～6.0％，Ti:0.5～1.0％，C:0.05‑0.10％，B:≤0.02％，Zr:≤0.02％，Mn:≤0.01％，Si:≤0.05％，P:≤0.01％，S:≤0.002％，O:≤0.15％，余量为Ni及其他杂质元素。本发明还提供了相应的制备方法。使用本发明的3D打印用高γ'相镍基高温合金粉末，满足了3D打印高温合金产品的力学性能要求，并且避免了打印时的开裂问题。

技术领域

本发明涉及一种3D打印用高γ′相镍基高温合金粉末及其制备工艺，具体而言，涉及一种可用于激光选区熔化金属3D打印技术(Selective laser melting,SLM)的高γ′相镍基高温合金粉末及其制备工艺。

背景技术

3D打印技术，也称增材制造技术，由于其能快速制造复杂结构、获得新的设计空间，成为制造业领域最受关注的颠覆性技术之一。其中，激光选区熔化金属3D打印技术(Selective laser melting,SLM)是目前用途最广的金属增材制造技术之一，其采用精密聚焦激光光斑快速熔化预置铺好的一层层金属粉末，几乎可以直接获得任意形状以及具有完全冶金结合的功能零件。SLM制造技术可以制备高性能、高致密度、高精度的复杂精密零件，已被广泛应用于航空航天、医疗和汽车等领域不锈钢、钛合金、高温合金、铝合金零件的制备。

近年来，随着SLM制造技术等金属3D打印技术的高速发展，镍基高温合金零件的快速制造取得了进展，可以实现镍基高温合金零件的直接制造。

如专利文本CN113201667A公开了一种镍基高温合金是由增材制造工艺制备，且所述镍基高温合金中的用于促进γ′-Ni3Al第二相析出的合金元素的含量满足：使所述镍基高温合金中的γ′-Ni3Al第二相的体积分数为45～60％，且镍基高温合金中Ti元素的含量为0-4wt％；其中，所述镍基高温合金中的用于促进γ′-Ni3Al第二相析出的合金元素包括Al元素，优选的，还包括Ti和/或Ta元素。该专利将镍基高温合金中的γ′-Ni3Al第二相含量作为平衡高温力学性能和增材制造成形性的关键参量，并提出将γ′-Ni3Al相含量控制在45～60％范围内，以兼顾镍基高温合金力学性能和成形性能。

又如专利文本CN105296806B公开了一种镍基超合金粉末，其中所述超合金粉末具有允许在热处理条件下在所述超合金中确立60-70体积％的γ′沉淀含量的化学组成。其特征在于所述粉末具有10-100μm的粉末尺寸分布和球形形态并且合金元素C、B、Hf、Zr、Si的含量(重量％)之比如下：C/B＝10-32；C/Hf2；C/Zr8；C/Si1。一个优选的实施方案由以下化学组分(重量％)组成：7.7-8.3Cr；5.0-5.25Co；2.0-2.1Mo；7.8-8.3W；5.8-6.1Ta；4.7-5.1Al；1.1-1.4Ti；0.08-0.16C；0.005-0.008B；0-0.04Hf；0-0.01Zr；0-0.08Si；剩余部分为Ni和不可避免的杂质。

但是，相比于传统粉末冶金，3D打印技术对合金粉末的要求更高，需要粉末满足成分均匀、粒度分布窄、氧含量低、球形度高以及流动性良好等要求，目前针对3D打印技术用镍基高温合金粉末制备技术开展的研究较少，存在细粒径粉末制备困难、粉末收得率低、氧及其他杂质含量高等主要问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种3D打印用高γ′相镍基高温合金粉末及其制备工艺，以解决现有技术中的问题。