[发明专利]一种Nb-Si基超高温合金涡轮叶片的制备方法

权利要求书

1.一种NbSi基超高温合金涡轮叶片的快速制备方法，其特征在于，利用电子束选区熔化快速成形技术制备涡轮叶片，制备过程包括以下步骤：

(1).建立待加工的涡轮叶片的三维CAD模型，然后在高度方向上对其进行分层切片处理以分割成厚度均匀的切片，切片包含涡轮叶片的横截面轮廓信息和加工路径，并将切片文件导入电子束选区快速成形设备中；

(2).在电子束选区快速成形设备内装入NbSi合金粉末，并将成形基板放置于电子束选区快速成形设备的成形腔内可升降的平台上，并对成形腔抽真空；

(3).利用电子束按照预先设计的预热路径对成形基板进行预热,预热完成后，刮粉装置在基板上均匀铺设一层NbSi合金粉末，粉末厚度与步骤(1)中切片厚度相等；

(4).利用电子束按照预先设计的预热路径对基板上的所有粉末进行预热；

(5).粉末预热至指定温度后，电子束流流按照预先设计的熔化路径熔化指定区域的合金粉末，电子束流扫描到的地方合金粉末熔化形成熔池并随着电子束流的离开而迅速沉积得到沉积层；

(6).完成步骤(5)中对一个层面的加工后，成形基板下降一个层厚的距离，刮粉装置在步骤(5)中形成的已沉积层上再均匀铺设一层NbSi合金粉末；

(7).重复上述步骤(4)-(6)，直至NbSi超高温合金叶片加工完成；加工完成后，向成形腔冲入冷却气体，加快涡轮叶片的冷却，至涡轮叶片的温度降至100℃以下时，取出并冷却至室温。

2.根据权利要求1所述的一种NbSi基超高温合金涡轮叶片的快速制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的切片厚度为0.05～0.1mm。

3.根据权利要求1所述的一种NbSi基超高温合金涡轮叶片的快速制备方法，其特征在于，步骤(2)中所选用的NbSi合金粉末由氩气雾化法制备而得，呈球形或近球形，直径为50～150μm。

4.根据权利要求1所述的一种NbSi基超高温合金涡轮叶片的快速制备方法，其特征在于，所述的NbSi合金粉末成分以原子百分比计为Nb-18Si-24Ti-2Cr-2Al-2Hf。

5.根据权利要求1或4所述的一种NbSi基超高温合金涡轮叶片的快速制备方法，其特征在于，可以直接制备形状复杂的涡轮叶片，冷却到室温得到的涡轮叶片致密度>99％，表面精度较高，成形缺陷少，主要组织由Nb_ss固溶体和Nb₅Si₃强化相组成，相尺寸<1μm并且分布均匀。

6.根据权利要求1所述的一种NbSi基超高温合金涡轮叶片的快速制备方法，其特征在于，所述的成形基板采用Ti6Al4V成形基板。

7.根据权利要求6所述的一种NbSi基超高温合金涡轮叶片的快速制备方法，其特征在于，所述的Ti6Al4V成形基板厚度为10mm。

8.根据权利要求1所述的一种NbSi基超高温合金涡轮叶片的快速制备方法，其特征在于，所述的电子束选区快速成形设备的电子束加速电压维持在60kV。

9.根据权利要求1所述的一种NbSi基超高温合金涡轮叶片的快速制备方法，其特征在于，步骤(2)中抽真空后成形腔内的真空度为10^-3Pa～10^-2Pa。

10.根据权利要求1所述的一种NbSi基超高温合金涡轮叶片的快速制备方法，其特征在于，步骤(3)中，基板的预热温度为900～1100℃。

11.根据权利要求1或10所述的一种NbSi基超高温合金涡轮叶片的快速制备方法，其特征在于，步骤(3)中，基板的预热参数为：电子束扫描速度为12000mm/s，电子束流为40mA，扫描间距0.05～0.2mm。

12.根据权利要求1所述的一种NbSi基超高温合金涡轮叶片的快速制备方法，其特征在于，步骤(4)中，粉末的预热温度与基板相同，为900～1100℃。

13.根据权利要求1或12所述的一种NbSi基超高温合金涡轮叶片的快速制备方法，其特征在于，步骤(4)中，粉末预热参数为：预热6～10次，电子束扫描速度为6000mm/s～8000mm/s，电子束流为30～40mA，扫描间距0.05～0.2mm。