[发明专利]一种GH4099镍基合金构件的激光沉积成形工艺方法

说明书

本发明属于金属增材制造及高温合金技术领域，尤其涉及一种GH4099镍基合金构件的激光沉积成形工艺方法。步骤如下：将GH4099镍基合金制成合金粉末，干燥处理；选取对沉积成形的基板，进行预处理；设置激光沉积成的工艺参数并进行合金构件的沉积成形，得到合金构件；对得到合金构件进行热处理，得到外形尺寸、理化性能均合格的GH4099镍基合金构件。本发明通过对粉末的合金成分优化，实现了GH4099镍基合金在激光增材制造过程中的质量稳定控制，有效避免了晶间开裂；通过合理调控激光沉积工艺参数，实现激光功率与扫描速度的有效匹配，提高沉积层与基体制件的冶金结合质量，减少由于急速加热/冷却产生的热应力，保证产品内部质量。

技术领域

本发明属于金属增材制造及高温合金技术领域，尤其涉及一种 GH4099镍基合金构件的激光沉积成形工艺方法。

背景技术

GH4099是典型的沉淀硬化型镍基变形高温合金，具有较高的热强性，在900℃下可长期使用，短时使用温度可达1000℃。该合金组织稳定，具有良好的冷热加工成型和焊接工艺性能，适合于制造航空发动机燃烧室和加力燃烧室等高温板材承力焊接结构件。但在空天装备制造工程应用中，该合金铸造性能差、加工难度高，在焊接过程中具有较高的热裂纹敏感性，易发生晶间开裂产生内部裂纹。严重影响产品性能，现有的制造手段难以满足生产需求。

近年来，随着同轴送粉增材制造技术的发展，采用激光沉积成形 (LMD)的技术手段实现高合金化高熔点高硬度材料的近净成形，正成为高温合金制造领域的研究与应用热点。GH4099镍基合金的合金化程度高、合金元素熔点差异大，在高功率激光沉积和高频熔化凝固过程中，低熔点元素易在沉积冷凝过程中在晶界偏聚、或形成低熔点的共晶相，物相偏析极易引起开裂。本发明通过对原材料化学成分的优化调整、激光沉积工艺的合理设计，以及对制件的工艺性热处理等，可以有效该少沉积层的界面结合和冶金质量，进而消除晶界热裂，保证制件性能。

发明内容

本发明公开了一种GH4099镍基合金构件的激光沉积成形工艺方法，以解决现有技术的上述技术问题以及其他潜在问题中的任意问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种GH4099镍基合金构件的激光沉积成形工艺方法，该方法具体包括以下步骤：

S1)将GH4099镍基合金制成合金粉末，并进行干燥处理；

S2)选取沉积成形的基板，并对基板进行预处理；

S3)构建待成形合金构件的激光沉积成形模型，采用激光沉积成形工艺方法将S2)得到粉料进行成形处理，即得到合金构件；

S4)对S3)得到合金构件进行热处理，得到外形尺寸、理化性能均合格的GH4099镍基合金构件。

进一步，所述S1)中GH4099镍基合金为合金棒材，所述合金棒材经旋转电极雾化法制备激光沉积用球形粉末，粉末粒径为75μm～ 185μm；所述粉末球形度不低于0.95。

进一步，所述GH4099镍基合金的各个组分的质量百分比为：Cr 17-20％、C≤0.06％、Mo 3.5-4.3％、Al 1.5-2.3％、Co 5.5％-8％、 Si≤0.5％、Mn≤0.4％、W 5％-7％、Ti 1.1％-1.6％，余量为Ni和不可避免的杂质。

进一步，所述S2)中所述预处理的具体工艺为：在基板表面进行磨削，基板表面的粗糙度为Ra10-Ra13，并用丙酮或乙醇清洗液进行清洗，以去除表面污渍及杂质。

进一步，所述基板为不锈钢板、碳钢板或高温合金板，

进一步，所述S3)具体步骤为：