[发明专利]预处理、用于增材制造构件的方法和设备

说明书

本发明涉及一种用于增材制造的方法以及一种由粉末状的基础材料(1)相应制造的构件(10)，包括：在至少800℃的第一温度(T1)下在保护气体氛围下热预处理基础材料(1)，其中第一温度(T1)和预处理的持续时间(t1，t2)还选择成，使得不出现基础材料的烧结过程，随后冷却基础材料(1)和由经热预处理的基础材料(1)增材构造构件(10)。此外，描述一种用于增材制造的相应的设备。

技术领域

本发明涉及一种用于增材制造构件的方法或一种用于该方法的预处理以及一种相应制造的构件。此外，描述一种构成用于运行该方法的设备，以及包括该设备的设施。

背景技术

构件优选设置用于在流体机械、优选燃气轮机中使用。构件优选由超合金、尤其镍基的或钴基的超合金构成，或者可相应地制造。超合金能够析出硬化或者是可析出硬化的。构件还能够由抗氧化的和/或耐高温的合金构成或者包括这些合金。

优选地，构件设为应用在流体机械、如燃气轮机的热气路径中。

生材或增材制造方法(英文：“additive manufacturing”)例如包括射束熔化和/或射束焊接方法。尤其选择性激光熔化(SLM)或电子束熔化(EBM)属于射束熔化方法。例如电子束焊接或激光堆焊(LMD)、尤其激光粉末堆焊属于所谓的射束焊接方法。

用于借助于选择性激光熔化来增材构造构件的方法例如从EP 2 910 362 A1中已知。

增材生产方法对于复杂的或复杂化或精细设计的构件、例如迷宫式结构、冷却结构和/或轻质结构已经证实为是尤其有利的。在金属材料中通过连续地堆焊或熔化各个层得到具有特征性微结构的组织，所述微结构仍显著地与类似的铸造构件不同。尤其在使用镍基的或钴基的材料、如超合金时，其中所述材料例如在流体机械中使用时在最高的热学和/或机械负荷下工作，通过增材生产改变的微结构引起问题，因为该结构诱发相应构造的材料的热裂纹和/或应力裂纹或易受其影响。

在增材生产方法或其设施技术的研究或工业研发中尝试：将工作温度保持在尽可能高的水平，以便防止金属熔化物的快速冷却从而构成类似于铸造的微结构。然而，所述工艺、尤其达到超过1000℃的工作温度的工艺在工业上尚未成熟并且需要特别耗费的且昂贵的设施技术。

从现有技术中，尤其在研究超合金“Rene80”中已知的是：特定的温度处理，例如在超过1000℃的温度持续两个小时的温度处理，能够至少部分地抑制硼化合物的偏析进而抑制裂纹形成(参见“L.O.Osoba等,On preventing HAZ cracking in laser welded DSRene 80 superalloy；Material Science and Technology(2011)”)。

此外，在现有技术中已知：将尤其用于增材制造的粉末状的材料在真正构造之前预热到例如100℃的适度温度上。然而，该方法步骤更确切地说用于干燥基础材料，所述基础材料例如能够是吸湿的和/或用于整个制造工艺的效率提高，因为在粉末已经预热的情况下的焊接或熔化过程能够更快地执行。

发明内容

本发明的目的是：提出一种手段，所述手段基于对现有技术的了解能够改进用于增材生产的在研究和开发中使用的基础材料的材料特性。特别地，对于增材制造的构件所产生的材料特性例如能够通过借助所介绍的手段降低热裂纹敏感性来改进。

所述目的通过本发明的主题来实现。有利的设计方案是下面描述的主题。

本发明的一个方面涉及一种用于由粉末状的基础材料增材制造构件的方法，所述方法包括如下步骤：在例如至少800℃的第一温度中适宜地在保护气体氛围下热预处理基础材料，其中第一温度和预处理的持续时间还选择成，使得不出现基础材料的、尤其主要的或显著的、烧结过程。因此优选地，保持基础材料的粉末状。

在一个设计方案中，第一温度至少为800℃。