[发明专利]抗裂纹镍基高温合金粉末的制备方法及其应用

说明书

本发明提供一种抗裂纹镍基高温合金粉末的制备方法，将镍基高温合金粉末与碳化物粉末按照98.5~99.5:0.5~1.5的质量比，装入高速犁刀混合器中混合；所述高速犁刀混合器转动4~8min后停止25~60min，反复2~4次，获得所述抗裂纹镍基高温合金粉末；所述高速犁刀混合器的犁刀转速是1000‑3000r/min。本发明提供的抗裂纹镍基高温合金粉末的制备方法抗裂纹镍基高温合金的应用，可以制备出能精确调控合金元素含量的抗裂纹镍基高温合金粉末。

技术领域

本发明涉及粉末冶金领域，尤其涉及一种抗裂纹镍基高温合金粉末的制备方法及其应用。

背景技术

镍基高温合金凭借其在高温下出色的机械性能和抗氧化性，被广泛应用于用于结构或工程应用，例如航空发动机的热端部件低压涡轮和燃烧室；但是，高温合金也因其高硬度和高强度的特性，难以使用传统的铸造、锻造和焊接等加工方式加工成型。

激光成形技术，如选区激光熔化技术（SLM），是一种基于金属粉末加工的先进制造技术，是一种制备复杂结构部件的成形技术；该技术具有极大的设计灵活性，有利于实现高性能产品的定制。但是，在激光成形过程中会产生高温熔池，在高温熔池凝固过程中存在高热梯度、高冷却速率和复杂的热循环现象；由于高温熔池内陡峭的热梯度会导致外延晶粒生长，从而形成粗大的柱状晶粒和强烈的织构取向，最终能导致被加工部件的机械性能产生各向异性；在激光沉积期间，构建区内部的不均匀热分布和高冷却速率会导致较高的内部应力；热应力和粗大柱状晶体交织在一起，极易导致高强度镍基高温合金材料产生裂纹。

现有技术中，解决镍基合金激光成形过程中的热裂纹问题，在熔炼过程中调整合金成分，例如：增加固溶强化、析出强化合金元素比例，如专利文献CN202110345498.5一种无裂纹镍基高温合金及其成分设计方法和制备方法，其通过提高GH3536合金中固溶元素的含量，并对GH3536合金进行改性，更充分地利用激光选区熔化成形技术的快速凝固效果，可显著提高GH3536合金的强度，同时克服传统镍基高温合金在激光选区熔化成形过程中的微裂纹缺陷；但是采用激光选区熔化对该混合合金粉末进行成形过程中，元素烧损为结果增加了不确定性。

球磨工艺也被广泛应用与合金粉末加工领域中，例如：CN201911326194.3，公开了一种用于激光熔覆的复合粉及其制备方法，通过球磨方式将纳米级碳化物参钴粉末均匀地包覆在微米级低碳钢或镍基合金球形粉末的表面上；但是球磨过程，会造成粉末加工硬化，且在生产制备的合金粉末中会引入球磨混料球上剥落的杂质。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供的抗裂纹镍基高温合金粉末的制备方法及其应用，可以制备出能精确调控合金元素含量的抗裂纹镍基高温合金粉末。

为实现上述目的，本发明所提供的抗裂纹镍基高温合金的制备方法及抗裂纹镍基高温合金的应用采用如下技术方案：

一种抗裂纹镍基高温合金粉末的制备方法，将镍基高温合金粉末与碳化物粉末按照98.5~99.5:0.5~1.5的质量比，装入高速犁刀混合器中混合；所述高速犁刀混合器转动4~8min后停止25~60min，反复2~4次，获得所述抗裂纹镍基高温合金粉末；所述高速犁刀混合器的犁刀转速是1000-3000r/min。

本发明的有益效果，由于镍基高温合金体系中合金元素众多、沸点不一，在前期铸锭熔炼或气雾化制粉过程中引入碳化物等强化元素不可避免会造成元素烧损，且熔融液相中原位生成的目标强化相难以精准调控含量；本发明在镍基高温合金粉末制备好后，添加的碳化物，相对于现有技术不需要经过熔炼高温，避免了元素烧损，可以达到精确调控元素含量的目的。且本发明采用高速犁刀混合器混料，可以将碳化物细晶剂均匀地弥散在镍基高温合金基体中，进而在后续增材制造过程中充分发挥其促进超细晶结构生成，达到消除热裂纹的目的。