[发明专利]减少SLM成形镍基高温合金裂纹及提升力学性能的方法

说明书

本发明提供了一种减少SLM成形镍基高温合金裂纹及提升力学性能的方法，将硝酸钇粉末倒入无水乙醇中，超声振动搅拌至全部溶解；将GH3536镍基高温粉末倒入硝酸钇无水乙醇溶液中，超声振动搅拌使其金属粉末与溶液充分接触润湿；将所得的固液混合物进行干燥，然后放入管式炉内进行煅烧，随后随炉冷却；将所得的煅烧后的粉末进行研磨、筛分，从而得到氧化钇均匀包覆的GH3536粉末；将氧化钇均匀包覆的GH3536镍基高温粉末通过激光选区熔化方法制备GH3536镍基高温合金块体试样。本发明有效减少了SLM打印GH3536镍基高温合金中的裂纹数量，改善了显微组织状态，大幅度提升了GH3536镍基高温合金的力学性能。

技术领域

本发明属于增材制造工程技术，特别涉及一种减少SLM成形镍基高温合金裂纹及提升力学性能的方法。

背景技术

GH3536镍基高温合金由于具有良好的抗氧化和耐腐蚀性能，在900℃以下有较好的冷、热加工成形性和焊接性能以及中等的持久和蠕变强度而适用于制造航空发动机的燃烧室部件和其他高温部件长期使用，短时工作温度达到1080℃，在 600～1200℃高温下能承受一定应力并具有抗氧化或抗腐蚀能力。但是传统铸造GH3536的成形工艺不仅材料的耗费量较大、材料利用率较低，而且制造周期较长、制造成本增加。尤其对于某些结构异常复杂、精密的零部件来说上述方法甚至无能为力。因此，寻找“等材”与“减材”加工之外的其它加工工艺，成为制造领域工程技术人员持之以恒的追求。

激光选区熔化（SLM）作为金属材料增材制造中的一种主要技术途径，克服了传统技术制造具有复杂形状的金属零件带来的困扰。它能直接成形出近乎全致密且力学性能良好的金属零件。但是，激光选区熔化热梯度大、反复重熔，导致成形件残余应力大，易产生开裂，特别是Cr含量较高的镍基高温合金，容易在成形过程中产生数量较多的裂纹，严重降低成形件的力学性能。因此，如何控制镍基高温合金激光选区熔化裂纹的形成，提高其力学性能，成为实现激光选区熔化镍基高温合金更加广泛应用的关键。

本发明首次尝试通过化学法在GH3536镍基高温合金粉末中成功掺杂了氧化钇，通过氧化钇第二相的强化作用，有效地减少了GH3536镍基高温合金激光选区熔化成形过程中的裂纹数量，采用较为普遍适用的方法得到了无裂纹而且组织状态良好的样品，力学性能得到显著提高。

发明内容

为了解决上述技术问题，发明实施例提供了一种减少SLM成形镍基高温合金裂纹及提升力学性能的方法，采用化学法在GH3536镍基高温合金球形粉末中引入氧化钇，有效减少了SLM打印GH3536镍基高温合金中的裂纹数量，改善了显微组织状态，大幅度提升了GH3536镍基高温合金的力学性能。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供了一种减少SLM成形镍基高温合金裂纹及提升力学性能的方法，所述方法包括如下步骤：

步骤S1，将硝酸钇（Y(NO₃)₃·6H₂O）粉末倒入无水乙醇中，超声振动搅拌至全部溶解，得到硝酸钇无水乙醇溶液；

步骤S2，将GH3536镍基高温粉末倒入盛步骤S1中所得的硝酸钇无水乙醇溶液的烧杯中，超声振动搅拌使其金属粉末与溶液充分接触润湿，得到固液混合物；

步骤S3，将步骤S2所得的固液混合物进行干燥，得到的干燥粉末放入管式炉内进行煅烧，随后随炉冷却；

步骤S4，将步骤S3所得的煅烧后的粉末进行研磨、筛分，从而得到氧化钇均匀包覆的GH3536镍基高温粉末；

步骤S5，将步骤S4得到的氧化钇均匀包覆的GH3536镍基高温粉末，通过激光选区熔化方法制备GH3536镍基高温合金块体试样。

作为优选，步骤S1中溶解硝酸钇粉末超声振动时间为2～5min。

作为优选，步骤S2中混合粉末超声振动时间为10～15min。