[发明专利]一种氧化物弥散强化镍基高温合金的制备方法

说明书

本发明提供了一种氧化物弥散强化镍基高温合金的方法，包括以下步骤：将预合金粉末与YH₂粉末在氩气保护下球磨，得到机械合金化粉末；预合金粉末的组成为Cr 20～21％，Fe 0.8～0.9％，Ti 0.5～0.6％，Al 0.2～0.3％和余量镍；将机械合金化粉末采用送粉式激光沉积法，得到氧化物弥散强化镍基高温合金；激光沉积的功率为1600～2000W，扫描速度为400～600mm/min，光斑直径为200～300μm，扫描间距为1mm，层厚为0.3mm，每层激光旋转角度为67°，送粉速率为20～25g/min。本发明通过调控送粉式激光沉积过程中的工艺参数，使得到的合金具有优异高温热压缩性能。

技术领域

本发明属于合金技术领域，尤其涉及一种氧化物弥散强化镍基高温合金的制备方法。

背景技术

氧化物弥散强化(Oxide Dispersion Strengthening,ODS)镍基高温合金在高温下表现出良好的性能，是核工业结构材料的候选材料。设计这种抗辐射合金微观结构的一个重要方法是引入均匀的高密度和热辐射稳定的纳米颗粒，这些纳米粒子(主要Y-Ti-O等)分布在成分通常为合金基体中。纳米粒子被认为同时作为阻止位错运动，提供高蠕变强度，并作为辐射诱发点缺陷的下沉，提供良好的抗辐射损伤能力。

ODS合金的制造涉及到金属粉末和超细氧化物粉末的机械合金化(MA)，通过在高能球磨机中重复破碎和焊接粉末颗粒混合物，从而形成具有过饱和固溶体，大量空位和位错结构的粉末。随后，通过热机械加工(如热挤压、轧制或热等静压)使机械合金化粉末热固结成型。通过机械、化学以及物理等方法制得的ODS合金粉末需要进一步热固化成形方可形成块体ODS合金。目前，ODS合金主要的热固化成形工艺有：热挤压(HE)、热等静压(HIP)以及放电等离子烧结(SPS)。

随着现代工业地不断发展，对于ODS镍基高温合金材料在结构、尺寸精度、生产周期等方面的要求也不断提高，使用传统的方法加工工件，会使得加工难度不断提高，以至于造成生产成本与周期变高，这将不能满足现代工业发展的需求，严重制约ODS镍基高温合金在实际中的应用。因此，亟需一种新型低成本的加工方法来促进与解决生产问题，从而进一步拓展ODS镍基高温合金的应用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种氧化物弥散强化镍基高温合金的制备方法，该方法制备的镍基高温合金具有优异的高温热压缩性能。

本发明提供了一种氧化物弥散强化镍基高温合金的方法，包括以下步骤：

将预合金粉末与YH₂粉末在氩气保护下球磨，得到机械合金化粉末；所述预合金粉末的组成为Cr 20～21％，Fe 0.8～0.9％，Ti 0.5～0.6％，Al 0.2～0.3％和余量镍；

将所述机械合金化粉末采用送粉式激光沉积法，得到氧化物弥散强化镍基高温合金；所述激光沉积的功率为1600～2000W，扫描速度为400～600mm/min，光斑直径为200～300μm，扫描间距为1mm，层厚为0.3mm，每层激光旋转角度为67°，送粉速率为20～25g/min。

优选地，所述预合金粉末的粒径小于150μm；

所述YH₂粉末的粒径小于75μm。

优选地，所述预合金粉末与YH₂粉末的质量比为100:0.58～0.62。

优选地，所述预合金粉末按照以下方法制得：

将Cr 20～21％，Fe 0.8～0.9％，Ti 0.5～0.6％，Al 0.2～0.3％和余量镍制备母合金，经过雾化，得到预合金粉末。