[发明专利]一种镍基合金粉末材料及该材料的3D打印成型方法

说明书

本发明涉及一种镍基合金粉末材料及该材料的3D打印成型方法，该镍基合金粉末材料其成分重量百分比为：C ≤0.01%，Si 0.2%~0.8%，Mn 0.3%~0.5%，Cr 18.5~25.5%，Mo 8.5~11.5%，Nb 2.5~4.5%，余量为镍；粉末粒度为53~150um，该镍基合金粉末材料具有的优秀的高温强度、抗疲劳性能、抗高温腐蚀性和高温合金组织稳定性以及优异承温能力。

技术领域

本发明涉及高温粉末合金技术领域，特别是一种镍基合金粉末材料及该材料的3D打印成型方法。

背景技术

机械制造业水平与规模是衡量一个国家科技水平和经济实力的重要标志之一,机械制造业是国民经济的基础产业,它的发展直接影响到国民经济各部门的发展，为整个国民经济提供技术装备,其发展水平是国家工业化程度的主要标志之一。但由于我国机械制造业发展较晚，总体上我国与国际先进水平的差距仍很大，只有通过实践分析找到症结所在，找到一条有中国特色的现代制造业之路，才能有更长远的发展。

传统机械制造主要是“去除型”，即通过前期的模具设计、铸造、锻压、粗加工、切割、磨削、腐蚀、熔融、热处理、精加工等一系列工序在原材料基础上去除多余部分，再经过各种热处理最终得到技术要求的零部件，再以拼装、焊接等方法组合成最终产品，使用机械加工生产周期长，原材料浪费大，环境污染严重，生产成本高而受限发展。如何打破这种现状是此发明的主要目的。3D打印则颠覆了这一观念，无需原胚和模具，就能直接根据计算机图形数据，通过一层层增加材料的方法直接造出任何形状的物体，这不仅缩短产品研制周期、简化产品的制造程序，提高效率，而且大大降低了成本，因此又被称为“增材制造”。

镍基合金（Nickel base alloy）是指在650～1000℃高温下有较高的强度与一定的抗氧化腐蚀能力等综合性能的一类合金。与铁基合金和钴基合金相比，镍基合金可工作在高温和高应力环境下，具有良好的力学性能、抗氧化、耐热腐蚀性能。其中，涡轮盘是航空发动机的核心部件，其制造难度很高，被称为航空发动机的“皇冠”；以前涡轮盘的制造采用的是铸锭—锻造技术，但随着航空发动机的发展，高温合金材料的使用越来越广泛，如果用传统的锻造技术，一方面加工比较困难；另一方面，由于高温合金成分比较复杂，铸锭—锻造方式会造成偏析，无法保证材料的可靠性。因此提供一种适于3D打印制造的镍基合金粉末材料及该材料的3D打印成型方法是本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种适于3D打印制造涡轮盘的镍基合金粉末材料及该材料的3D打印成型方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的镍基合金粉末材料，其成分重量百分比为：

C ≤0.01%；

Si 0.2%~0.8%；

Mn 0.3%~0.5%；

Cr 18.5~25.5%；

Mo 8.5~11.5%；

Nb 2.5~4.5%；

余量为镍，粉末粒度为53~150um。

确定上述化学成分的理由如下：

Cr是改善合金抗热腐蚀性能以及疲劳裂纹扩展性能的关键元素，但大量加入 Cr会降低合金的组织稳定性，容易形成有害相TCP，而TCP相对最终打印成型的涡轮盘性能是有害的，因此优选为18.5~25.5%；

Mo是强固溶强化元素，能增加γ/γ′的错配度，有效阻碍位错运动，提高合金的蠕变性能，同时Mo还能降低合金的缺口敏感性。但过量加入Mo会导致有害相TCP的析出，对合金的热腐蚀性能和抗氧化性能也有不利影响，因此优选为8.5~11.5%；