[发明专利]一种用于增材制造的NiAl粉末材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种用于增材制造的NiAl粉末材料及其制备方法，该NiAl粉末材料由Sc元素掺混的NiAl合金组成；所述NiAl粉末材料的粒径为15～125μm；所述Sc元素对NiAl合金中的Al进行变质处理以实现晶粒细化。通过添加Sc元素，使得NiAl合金中Al元素与Sc元素结合，形成Al₃Sc颗粒，在NiAl合金成型过程中细化晶粒，生成细晶组织，以增强NiAl粉末材料的塑性，提升NiAl后加工性能。该制备方法包括NiAl合金预处理、配置Al‑Sc中间合金、熔炼和雾化等步骤，工艺简单，适于大规模生产，且制备的NiAl粉末材料能很好的应用于增材制造。

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，尤其是一种用于增材制造的NiAl粉末材料及其制备方法。

背景技术

增材制造技术是快速成型技术的一种，它是一种以三维模型为基础，运用金属粉末或者塑料等可粘合材料，通过逐层扫描，层层堆垛的方式来构造出立体三维零件的技术。该技术结合了CAD/CAM、光学、数控及材料科学等各类学科，应用领域非常广泛，在珠宝、医疗、鞋类、工业设计、建筑、航空航天、汽车、教育等都有应用前景。

在材料科学日益发展的现代，对高端金属材料提出了更高的要求，如飞机、火箭发动机和燃气轮机方面，为提高工作效率均需要提高工作温度。而钴基、镍基等传统的耐高温合金几乎已达到其性能的极限，难以满足更高温度下的使用需求。而有序金属间化合物因其具有强度大、熔点高、比重轻的特点，尤其在1000℃的高温环境中仍保持较高的强度和腐蚀抗力等优异性能，使之成为最具潜力的新型高温合金。

金属间化合物主要是指不同金属元素组成的有序固溶体，是指不同种类的原子长程有序排列构成的有较确定化学当量比的合金相。它们的结构特点决定了它们不仅有良好的高温强度，较好的抗氧化性和抗腐蚀性，而且密度小，是理想的航天航空材料，当前研究较多的金属间化合物有TiAl、Ti₃Al、NiAl、Ni₃Al、FeAl、Fe₃Al等。然而，由于金属间化合物的室温塑性和韧性一般，加工性能较差，一般室温拉伸测试延伸率≤2％，所以，一直限制着金属间化合物材料的实际应用。

现有技术中，高强、高耐热的NiAl金属间化合物材料在结构件等领域具有广泛的应用前景，无论是与稀土元素粉末共混的粉末冶金方法，还是采用气相沉积或者热喷涂的方法，都没有解决其制备高性能结构件的问题，如何解决其制备高性能结构件的大规模生产问题和性能问题，是目前行业的技术空白点。

发明内容

本发明提供一种用于增材制造的NiAl粉末材料及其制备方法，用于克服现有技术中难以实现大规模生产和产品性能不足等缺陷。

为实现上述目的，本发明提出一种用于增材制造的NiAl粉末材料，所述NiAl粉末材料由Sc元素掺混的NiAl合金组成；所述NiAl粉末材料的粒径为15～125μm；所述Sc元素对NiAl合金中的Al进行变质处理以实现晶粒细化。

为实现上述目的，本发明还提出一种用于增材制造的NiAl粉末材料的制备方法，包括以下步骤：

S1：选取NiAl合金，并对所述NiAl合金进行预处理；

S2：配置Sc元素对应的Al-Sc中间合金，配置与所述Al-Sc中间合金中Al适配的Ni锭以使Al、Ni二者比例与所述NiAl合金一致；

S3：对所述NiAl合金、Ni锭和Al-Sc中间合金进行分阶段熔炼，然后雾化，获得粒径为15～125μm的混合粉末；

S4：按增材制造粉末要求对所述进行混合粉末分级，获得NiAl粉末材料。

与现有技术相比，本发明的有益效果有：