[发明专利]一种镍基高温合金激光选区熔化成形的方法

说明书

本发明提供了一种镍基高温合金激光选区熔化成形的方法，所述方法包括：将镍基高温合金粉末铺到平台基板上，在保护性气氛下对每层粉末依次进行实体激光扫描和轮廓激光扫描，得到镍基高温合金零件半成品；将得到的镍基高温合金零件半成品进行两级真空热处理，得到镍基高温合金零件。本发明所述方法根据镍基高温合金材料的特性，采用激光选区熔化成形工艺，并通过两级真空热处理，提高了其综合机械性能，具有较好的工业应用前景。

技术领域

本发明属于增材制造技术领域，具体涉及一种镍基高温合金激光选区熔化成形的方法。

背景技术

K438是镍基高温合金之一，具有中等水平的高温强度和良好的组织稳定性，广泛用于燃气轮机的涡轮叶片和导向叶片以及航空发动机的涡轮零件。传统K438高温合金的制造方法为铸造出坯件最后进行减材加工成工件，该方法不仅大大浪费了原材料，而且对于一些复杂零件的加工制造，加工工序复杂且耗时较长，甚至一些更为复杂的结构件难以通过传统的制造方法完成；而且，铸造母合金过程中往往不可避免地存在一些疏松的缩松和缩孔，后期往往需要热等静压处理来克服这些缺陷，工艺流程复杂。

激光选区熔化增材制造技术是近年来兴起并迅速发展的快速精密制造技术，可制造传统方法难以成形加工制造的工件，具有复杂结构部件成形精度高、生产效率高以及一体成形等优点，已经在航空航天、军工、医疗等领域得到了广泛的应用。然而区别于传统的减材制造，激光选区熔化增材制造技术作为一种新型的制造加工技术，需要针对材料本身进行工艺和材料匹配性的工艺研发，不同材料激光成形的工艺差别较大。目前增材制造技术在钛合金、铝合金、不锈钢、高温合金等材料领域实现了较大程度的应用，但是相对传统制造工艺而言，应用增材制造技术的材料种类仍然较少，特别是在高温合金领域。

CN107338370A公开了一种K465镍基高温合金结构件的激光增材制造工艺，属于高温合金激光增材制造技术领域。该工艺成形的工艺参数为：激光功率1300～1600W，扫描速度3～6mm/s，送粉速率1～2g/min，扫描方式为直线扫描或交错扫描，搭接率40～50％。成形过程中，采用叠层结构来控制裂纹形成和扩展，所述叠层结构是指一层K465高温合金与两层Stellite 6高温合金交替排布形成结构件。该工艺所用激光工艺参数，不适用于K438高温合金，且该工艺采用Stellite6高温合金进行叠层排布，工序较为复杂。

CN108274001A公开了一种TC4钛合金激光增材制造工艺，该工艺对每层TC4钛合金粉末均采用激光将其融化，凝固，之后立即进行低温惰性气体处理，制备周期长，且其采用的激光工艺参数不适用于K438高温合金。

综上所述，如何提供一种K438镍基高温合金激光选区熔化成形的方法，提高其高温机械性能，成为当前亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种镍基高温合金激光选区熔化成形的方法，所述方法根据镍基高温合金的特性，采用特定的激光选区熔化成形工艺参数和热处理方法，降低了复杂结构件和组件的生产制造周期，提高了其综合机械性能，具有较好的工业应用前景。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，本发明提供了一种镍基高温合金激光选区熔化成形的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将镍基高温合金粉末铺到平台基板上，在保护性气氛下对每层粉末依次进行实体激光扫描和轮廓激光扫描，得到镍基高温合金零件半成品；

(2)将步骤(1)得到的镍基高温合金零件半成品进行两级真空热处理，得到镍基高温合金零件。

本发明中，所述方法根据镍基高温合金材料的特性，采用激光选区熔化成形工艺，并通过两级真空热处理，减少了镍基高温合金材料的浪费，降低了复杂结构件和组件的生产制造周期，提高了其综合机械性能，可应用于多种领域，具有较好的工业应用前景。