[发明专利]用于激光选区熔化技术的Inconel625镍基合金粉末的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种镍基合金粉末的制备方法，尤其是涉及一种用于激光选区熔化技术的Inconel625镍基合金粉末的制备方法，属于增材制造领域。

背景技术

增材制造是一种利用激光或电子束等手段，依据三维建模，在计算机控制下逐层添加堆积材料直接快速精确形成零件的制造技术，也称“3D打印”。增材制造技术不需要传统的刀具、夹具及多道加工工序，利用三维设计数据在一台设备上可快速而精确地制造出任意复杂形状的零件，相较于材料去除(或变形)的传统加工和常见的特种加工技术，增材制造技术有着极高的材料利用率。

激光选区熔化技术(Selective Laser Melting，SLM)是金属零件直接成型的一种方法，是金属增材制造技术的最新发展。该技术基于快速成型的基本思想，即逐层熔覆的“增量”制造方式，根据三维模型直接成型具有特定几何形状的零件，成型过程中金属粉末完全熔化，产生冶金结合。SLM可以生产出采用传统的机加工手段无法制造出来的形状结构复杂的金属零件，并大大减少了加工工序，缩短了加工周期。当前用于SLM的金属粉末材料有钛合金、铝合金、不锈钢、模具钢、镍基合金等。

Inconel625镍基合金是一种典型的固溶强化型镍基变形高温合金，其铬、钼的高含量对众多腐蚀媒介，从高度氧化环境到一般腐蚀环境，均具有高度抗蚀损斑、抗裂变腐蚀能力，表现出卓越的耐腐蚀特性，广泛应用于航空航天、国防军工、化工等行业。采用铸造和锻造等传统工艺制造的Inconel625镍基合金零件，分别存在宏观成分偏析和材料利用率低的缺点，而采用SLM工艺，可有效克服上述缺点。用于SLM的Inconel625镍基合金粉末具有不同于传统粉末冶金所需要的粉末特性，不仅要求粉末纯度高、氧含量低，还要求粉末球形度高、粒度分布均匀，以及良好的流动性和松装密度。

目前，金属粉末的主要制备方法是气雾化法，其基本原理是用高速气流将液态金属流破碎成小液滴并快速凝固成粉末的过程，由于气雾化法制备的粉末具有纯净度高、氧含量低、粉末粒度可控、生产成本低以及球形度高等优点，特别能够满足SLM技术对于金属粉末性能的要求，已成为高性能及特种合金粉末制备技术的主要发展方向。

真空电极感应熔化技术是在真空气雾化技术的基础上发展起来的一种新型工艺。它具有材料不易氧化、金属粉末冷却快速、自动化程度较高等优点。该技术的主要原理是将预合金棒作为自耗电极，在不使用熔炼坩埚的情况下进行感应熔化，通过将缓慢旋转的金属电极以一定的速度降低至一个环形感应线圈中进行感应熔化，电极液滴自由落入气体雾化喷嘴系统，利用惰性气进行雾化。该技术最大优点是避免了传统的坩埚熔炼工艺掺入的非金属杂质，大大提高了被熔炼金属的纯净度，降低了金属熔体的氧化程度。

超声紧耦合雾化技术是一种对紧耦合喷嘴进行结构优化，使气流的出口速度超过声速，并且增加金属的质量流率，从而在较小的雾化压力下获得高速气流，形成了超声紧耦合雾化技术。该雾化技术制备的粉末的特点是微细粉末收得率高、粒径小、粒度分布窄，较高的冷却速度有利于微晶合金或非晶合金粉末的生产。从当前的发展情况来看，超声紧耦合雾化技术代表了金属粉末雾化技术的新的发展方向，可以广泛应用于微细不锈钢、铁基合金、镍基合金、磁性材料等超细合金粉末的生产。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于激光选区熔化技术的Inconel625镍基合金粉末的制备方法，本发明制备方法得到的粉末具有球形度高、粒度分布均匀、氧含量低、杂质含量极低、激光烧结成形稳定等性能特点。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于激光选区熔化技术的Inconel625镍基合金粉末的制备方法，包括以下步骤：

(1)合金冶炼：将Inconel625镍基合金原料加入真空感应炉冶炼，冶炼后制得Inconel625镍基合金棒料；

(2)棒料加工：将Inconel625镍基合金棒料加工成带锥角的圆柱形棒材；

(3)雾化制粉：对加工完毕的Inconel625镍基合金棒材进行真空电极感应熔化，棒材下端锥角表面在感应线圈的加热下熔化成液态，控制棒材的下降速度，保证棒材下端形成持续稳定的合金液滴，熔化的金属液滴在紧耦合喷嘴喷射出的超音速雾化介质的冲击下，雾化形成微细液滴，液滴在飞行过程中通过雾化介质的冷却快速凝固成Inconel625镍基合金粉末，粉末降落在雾化冷却塔锥形底部，被气流带入粉末收集装置中；