[发明专利]一种GTD-450燃气轮机压气机叶片的增材制造及组织调控方法

说明书

本发明涉及一种GTD‑450燃气轮机压气机叶片的增材制造及组织调控方法，包括：采用气雾化法将GTD‑450棒料制备成合金粉末，并采用激光选区熔化技术进行增材制造，获取GTD‑450叶片部件；将GTD‑450叶片部件进行热等静压处理和热处理。本发明的有益效果是：本发明采用特定的热等静压+热处理工艺参数，能够显著降低孔隙率，消除各向异性，得到均匀细密的马氏体组织。

技术领域

本发明涉及金属激光增材制造技术领域，更确切地说，它涉及一种GTD-450燃气轮机压气机叶片的增材制造及组织调控方法。

背景技术

GTD-450是一种新型的析出强化马氏体不锈钢，具有较高的强度以及塑韧性，已广泛应用于燃气轮机的压气机叶片等结构件。GTD-450压气机叶片通常是采用锻造坯料机加工生产，在叶片设计开发或机组抢修需要小批量快速制造特定叶型的叶片时，传统机加工的方法存在诸多不便。

增材制造是一种新型的制造方法，在复杂构件成型能力以及小批量快速制造灵活性等方面相较于传统机加工具有显著优势。采用增材制造方法，可在短时间内快速制造各种叶型的叶片，从而满足叶片设计开发或机组抢修时对叶片进行快速替换的迫切需求，未来应用潜力巨大。

基于粉末床的激光选区熔化增材制造方法，非常适合于制造GTD-450燃气轮机压气机叶片。然而，前期研究发现激光选区熔化增材制造的GTD-450显微组织各向异性且存在孔隙缺陷(粉末未完全熔化引起)，若直接使用存在局部快速失效的可能，因此需要探索一种改善GTD-450增材制造部件显微组织及力学性能的方法

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供了一种GTD-450燃气轮机压气机叶片的增材制造及组织调控方法，通过热等静压+热处理方法调控GTD-450沉积态组织，达到消除孔洞缺陷、改善组织并提升综合力学性能的目的。

第一方面，提供了一种GTD-450燃气轮机压气机叶片的增材制造及组织调控方法，包括：

步骤1、采用气雾化法将GTD-450棒料制备成粒径≤53μm，球形度≥0.9的合金粉末，并采用激光选区熔化技术进行增材制造，获取GTD-450叶片部件；

步骤2、将GTD-450叶片部件进行热等静压处理；

步骤3、将热等静压后的GTD-450叶片部件进行热处理。

作为优选，步骤1中，所述合金粉末的化学成分为：0.025％-0.050％C；0.30％-0.59％Si；0.22％-0.55％Mn；0.011％-0.020％P；0.0018％-0.0024％S；14.43％-14.91％Cr；6.47％-6.72％Ni；0.58％-0.83％Mo；0.33％-0.50％Nb；1.37％-1.63％Cu；0.020％-0.031％V；0.019％-0.023％N；余量为Fe。

作为优选，步骤1中，所述合金粉末的粒径范围为20-53μm。

作为优选，步骤1中，所述激光选区熔化技术进行GTD-450叶片部件的增材制造的工艺参数为：激光功率65-155W，扫描速度300-1000mm/s，扫描间距0.06-0.2mm，铺粉层厚0.02-0.04mm。

作为优选，步骤2中，所述热等静压处理包括：将沉积态叶片部件放入热等静压设备中进行致密化处理，随炉升温至1160±10℃，压力为160±3MPa，保温3h后随炉冷却。

作为优选，步骤3中，所述热处理，包括：将热等静压后的GTD-450叶片部件放入热处理炉，随炉升温至1038±10℃，保温40min后油淬，然后随炉升温至577±5℃，保温4h后空冷。

第二方面，提供了一种如第一方面任一所述增材制造及组织调控方法所获取的GTD-450燃气轮机压气机叶片。

本发明的有益效果是：