[发明专利]一种激光增材制造镍基高温合金的同步激光热处理方法

说明书

本发明公开了一种激光增材制造镍基高温合金的同步激光热处理方法，该方法可以有效调控Laves相形貌尺寸及分布，Laves相由沉积态的连续长条状转变为离散的颗粒状，且其体积分数随激光热处理时间的延长有显著降低。本发明所述激光热处理方法可以实现沉积成形过程中的同步热处理，在不影响激光修复基材区组织性能的条件下实现局部区域Laves相形貌及分布的调控，获得细小弥散分布的颗粒状Laves相，从而改善零件整体力学性能，在高温合金结构件的修复再制造中可得到有效利用。此外，本发明还可用于高温合金材料制备，高温合金结构件快速制造等领域。

【技术领域】

本发明属于金属材料制备及先进制造领域，具体涉及一种激光增材制造镍基高温合金的同步激光热处理方法。

【背景技术】

镍基高温合金在高温下具有优良的综合机械性能以及良好的耐腐蚀性能等，在航空、航天、能源、化工等领域获得了极为广泛的应用。GH4169高温合金，美国对应牌号Inconel718，是镍基高温合金应用最为广泛的一种，以其出色的高温性能广泛应用于航空发动机机匣、叶片和涡轮盘等高温端部件。在激光增材制造GH4169高温合金沉积态试样中存在大量连续长条状的Laves相，通常认为作为脆性相严重影响合金的各项力学性能，目前大部分研究机构都采用高温固溶处理以消除Laves相。但是对于激光修复GH4169高温合金，考虑到零件整体高温固溶热处理时将导致锻件基材区强化相的溶解以及晶粒的长大，劣化其力学性能，所以GH4169合金激光修复件通常不采用高温长时固溶处理消除Laves相。而目前研究表明Laves相的形貌、尺寸、分布等对合金性能具有重要影响，与沉积态连续长条状Laves相相比，通过短时固溶处理得到的细小弥散的Laves相可以提升材料协调变形能力、降低应力集中进而改善力学性能。但是整体零件的短时固溶处理仍然会对锻件基材区造成影响，对于激光修复精密零件、终加工的零件，则要求在不影响锻件基材的基础上开展局部热处理。

因此作为GH4169高温合金的一个重要研究领域，急需寻找一种可以在沉积成形过程中对零件局部修复区域进行同步热处理以调控Laves相形貌分布的方法，在不影响锻件本体的情况下最终获得细小弥散分布的Laves相，有效提升GH4169镍基高温合金零件的力学性能。

【发明内容】

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种激光增材制造镍基高温合金的同步激光热处理方法；该方法可以实现沉积成形过程中的同步热处理，在不影响基材组织性能的条件下实现局部修复区域Laves相形貌及分布的调控，获得细小弥散分布的颗粒状Laves相。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种激光增材制造镍基高温合金的同步激光热处理方法，包括以下步骤：

步骤1，在大气环境下的加工平台或具有惰性气氛保护的加工室内，通过激光源制备一层过程GH4169高温合金；所述过程GH4169高温合金包含有连续长条状的Laves相；

步骤2，通过激光热源扫描过程GH4169高温合金，使得连续长条状的Laves相转变为颗粒状的Laves相，同时步骤1中制得的一层过程GH4169高温合金转变为最终GH4169高温合金；所述最终GH4169高温合金包含有颗粒状的Laves相；

步骤3，重复步骤1和步骤2，在上一层制备好的最终GH4169高温合金上制备一层过程GH4169高温合金，进行一次激光热源扫描，得到一层最终GH4169高温合金，依次类推，层层堆叠，最终得到符合尺寸要求的包含有颗粒状Laves相的GH4169高温合金目标件；

步骤4，将GH4169高温合金目标件自然冷却后，得到最终的包含有颗粒状Laves相的镍基高温合金工件。

本发明的进一步改进在于：