[发明专利]激光增材制造用GH3536高温合金粉末及其制备方法

说明书

本发明公开了一种激光增材制造用GH3536高温合金粉末及其制备方法，该粉末按照质量百分数包括以下成分：C为0.06‑0.12Wt％、Cr为20.8‑22.5Wt％、Co为0.5‑2.5Wt％、W为0.2‑1.0Wt％、Mo为8‑10Wt％、Al为0.03‑0.20Wt％、Ti为0.003‑0.14Wt％、Fe为17‑20Wt％、Si为0.05‑0.5Wt％、B不大于0.01Wt％、Cu不大于0.50Wt％、Mn不大于1.0Wt％、P不大于0.025、S不大于0.015、余量为Ni。该制备方法包括以下步骤：按照设计成分，将原料按配比混合均匀；采用真空感应熔炼或真空电弧熔炼工艺制备母合金锭；采用氩气雾化法或等离子旋转电极法制备高温合金粉末；采用高频热等离子体加热技术对高温合金粉末进行后处理，得到最终的GH3536高温合金粉末。本发明解决了激光增材制造过程中因GH3536高温合金粉末成分不适合以及制备工序欠佳等原因造成产品成形质量存在缺陷的问题。

技术领域

本发明属于金属粉末制备技术领域，具体涉及一种激光增材制造用GH3536高温合金粉末及其制备方法。

背景技术

GH3536高温合金是一种镍基高温合金，具有出色的抗氧化和耐腐蚀性能，在900℃以下具有中等的持久和蠕变强度，可在900℃以下长期工作，短时工作温度可达到1080℃，能够用于制造航空发动机的燃烧室部件以及其他高温部件。

激光增材制造技术与传统加工工艺相比具有材料利用率高、适合制造复杂结构零件、制造过程无需使用模具等优点，在航空发动机零件的加工制造中具有广泛应用。

GH3536高温合金在激光增材制造过程中容易发生开裂，仅通过工艺参数的优化难以完全消除裂纹，还需要对合金成分进行调整。此外在激光增材制造过程中，粉末对激光的吸收率也是影响成形质量的关键因素。据《选区激光熔化增材制造Ti-22Al-25Nb高温合金的组织与性能研究》、《同轴送粉光纤激光增材制造激光与粉末相互作用机理研究》等文献报道，粉末对激光的吸收率与其导电率有关，粉末表面的氧化膜可增大粉末对激光的吸收率，但氧化膜的厚度过大会影响粉末结合，恶化成形质量。

在激光增材制造过程中，粉末的流动性和球形度对成形质量具有至关重要的影响。目前，激光增材制造用GH3536高温合金粉末主要通过氩气雾化法或等离子旋转电极法制备而成，所制备的粉末可能存在缺陷，导致粉末的成形性不佳，对成品质量具有不利影响。因此需要对所制备的粉末进行后处理，以改善粉末的成形性，提高激光增材制造产品的质量。

申请公布号为CN114737083A的发明专利公开了一种用于激光增材制造的GH3536原料粉末及其制备方法，该原料粉末按照以下质量分数组成：C为0.05-0.10wt％、Cr为20.0-21.5wt％、W为0.40-1.2wt％、Mo为9-10.5wt％、Fe为17.52-19.30wt％、Co为1.38-2.89wt％、Ti为0.1-0.2wt％、Al为0.02-0.08wt％、Si为0.02-0.16wt％、N为0.0025-0.007wt％、Mn为0.005-0.013wt％、Cu为0.008-0.012wt％、B为0.02-0.05wt％，其余为Ni及不可避免的杂质成分。该原料粉末的制备方法为：通过旋转电极法制备粉末，在雾化室内通入99.9％的高纯氩气进行保护，压力0.01-0.1MPa，电极转速30000-50000r/min；通过气雾化法制备粉末，气雾化压力3.5-7.5MPa，加热功率25-35W，气液流量比0.5-0.7。通过分析该专利技术发现，粉末组分经过优化后已偏离了GH3536高温合金的标准组分，若优化后的粉末组分不在标准组分范围内，则优化后的粉末就不再是GH3536高温合金粉末，虽然优化后的粉末能够改善材料内部缺陷，但是也不再具有GH3536高温合金粉末的特性。