[发明专利]一种增材制造用的镍基高温合金粉末及使用方法

说明书

本发明公开了一种增材制造用的镍基高温合金粉末及使用方法，按重量百分配比计，其化学成分为：Co：24～28％，Cr：10～14％，Mo：3.3～4.3％，W：3.5～4.5％，Ta：0.2～0.5％，Nb：0.5～0.9％，Hf：0.15～0.25％，Al：3.0～3.6％，Ti：3.4～3.8％，C：0.02～0.06％，B：0.003～0.010％；余量为Ni和杂质元素。与现有增材制造及修复常用高温合金IN625相比，本发明的合金在成形过程中裂纹敏感性与其相当，SLM(选择性激光熔覆)成型后致密度＞97.5％，进一步热等静压后致密度＞99.95％。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，更具体的是涉及一种增材制造用的镍基高温合金粉末及使用方法。

背景技术

增材制造技术已成为复杂结构高温合金零部件最具潜力的制备及修复技术。在将增材制造技术推广到其他高性能高温合金时，发现虽然现有高性能高温合金种类繁多，但均是针对传统制备工艺(如：铸造、变形等)而研发的。增材制造技术成形过程与传统工艺完全不同，现有牌号的这些高性能高温合金在利用该技术制备零部件或修复损伤零部件时，所得显微组织和合金化特征与传统铸件、锻件等存在较大差异，极易产生微裂纹、孔洞等缺陷。增材制造工艺过程涉及到粉末的熔化及快速凝固，与微区熔化堆焊相似，因此增材制造材料的设计可借鉴焊接材料的成分特点。在文献：B.Geddes，H.Leon，X.Huang：Superalloys，Alloying andperformance，ASM International 2010，P71-P72，作者将超合金的可焊性近似描述为[两倍的Al浓度(wt.-％)+Ti浓度(wt.％)]＜6.0wt.-％的直线，这意味着具有超过6wt.-％的[2Al(wt.-％)+Ti(wt.-％)]的Ni基超合金为难焊接材料。这类材料在焊接过程中会发生凝固和晶界液化开裂，而焊后热处理时通常由于大量的γ′Ni3(Al，Ti)沉淀析出导致应变时效裂纹。因此，根据以上原则，可焊性高温合金主要是固溶强化合金(如IN625)和低含量的γ′合金(如In718、Hastelloy-X)等。为了保证良好的打印性能，目前用于增材制造领域的高温合金材料也是由这一类可焊性高温合金材料组成，存在耐温性能不足，高温力学性能低等问题，尤其在800℃以上温度使用的零件，目前广泛使用的材料如In625、In718和Hastelloy-X等只能用于修复性能要求不高的部分，严重制约了增材制造技术在关键高温部件中的应用，例如燃气轮机及航空发动机热端部件的修复及制造。因此希望获得一种增材制造过程中裂纹敏感性低、且高温力学性能优于IN625、In718的高性能高温合金粉末材料。