[发明专利]高温合金组件或配件的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及高温合金技术，具体为权利要求1前序中所述的高温合金制成的组件或配件(coupons)的生产方法。

背景技术

过去，人们对各种热处理对于如IN738LC的典型镍基铸造高温合金的影响进行过研究。

这种高温合金的耐久性取决于γ’沉淀相的强化作用(例如参见E.Balikci等.Influence of various heat treatments on the microstructure of polycrystallineIN738LC，Metallurgical and Materials Transactions A Vol.28，No.10，1993-2003，Oct.1997)。该文献记载，1120℃/2h/加速空冷(AAC)固溶处理产生了双态沉淀相微观结构。因此，这种处理并不是在开始阶段在合金中产生单一固溶体相的充分固溶过程。如果固溶过程在1200℃/4h/AAC条件下进行，将产生具有细小沉淀相的微观结构。经过1200℃/4h/AAC或1250℃/4h/AAC或WQ条件下热处理后，在更低温度下熟化，会产生相似的微观结构。在低于950℃下熟化24小时会产生接近球状的沉淀相，而在1050℃或1120℃下单次熟化24小时会生成立方状沉淀相。

人们观察到两种不同的γ’沉淀相的生长过程：较小沉淀相结合形成较大沉淀相(两种沉淀相微观结构的结合)，以及通过从基体相中吸收溶质长大。

但是，通过粉末基增材制造工艺(powder-based additive manufacturingprocess)生产的该种高温合金，因其不同的微观结构而表现出不同的力学性能。

发明内容

本发明的目的是提供通过粉末基增材制造工艺生产以Ni或Co或Fe或其组合为基体的高温合金制成的组件或配件(即组件中的一部分)的方法，所述方法在实现特定力学性能方面得到优化。

该目的通过权利要求1的方法来实现，所述方法包括以下步骤：

a)通过粉末基增材制造工艺形成所述组件或配件，在所述工艺期间所述粉末完全熔化并随后凝固；

b)使所述制成的组件或配件经受热处理以优化特定的材料性能；其中

c)所述热处理在比铸造组件或配件更高的温度下进行。

所述热处理通过优化所述微观结构提高了特定的材料性能，如蠕变强度、低周疲劳行为等。

因此，本发明涉及热处理由Ni/Co/Fe基高温合金制成的材料/组件/配件，所述Ni/Co/Fe基高温合金通过粉末基增材制造工艺生产，例如SLM(选择性激光熔融)或LMF(激光金属成型)或EBM(电子束熔融)。与例如相同合金的传统铸造材料比较，这些制品具有不同的微观结构。这主要是由于粉末基制品的生产以及在这些工艺过程中能量束-材料相互作用所固有的高冷却速率所致。因此，这种材料的化学组成十分均匀，并且基本不存在偏析(segregation)。

由于通过粉末基增材制造工艺生产的Ni/Co/Fe基高温合金通常不含残余共晶成分，所以可以在相比铸造组件/配件更高的温度下进行热处理，以获得更高的溶解度而没有初熔的风险。这就容许在较宽范围内进行微观结构的调整，包括晶粒尺寸和沉淀优化，从而改进材料的性能。此外，这还容许根据材料的特定应用来设计其性能，而对于传统生产方法(如铸造)来说这是十分困难的。这种方法可用于模块化的概念，即对每个区域根据其功能进行优化，例如前缘具有改进的LCF行为，而热载荷区具有提高的蠕变强度。

所述高温材料可以是Ni基合金，例如但不限于已知品牌Waspaloy、Hastelloy X、IN617、IN718、IN625、Mar-M247、IN100、IN738、IN792、Mar-M200、81900、RENE80、Alloy713、Haynes230、Haynes282，以及其它衍生品牌的材料。

另一方面，所述高温材料可以是钴基合金，例如但不限于已知品牌FSX414、X-40、X-45、MAR-M509或MAR-M302的材料。

所述高温材料可以是铁基合金，例如但不限于已知品牌A286、Alloy800H、N155、S590、Alloy802、IncoloyMA956、IncoloyMA957或PM2000的材料。

或者，所述高温材料可以是选自Fe、Ni、Co中多于一种为基体的高温合金。

根据本发明的实施方案，所述的粉末基增材制造工艺是选择性激光熔融(SLM)、选择性激光烧结(SLS)或电子束熔融(EBM)中的一种，包括以下步骤：