[发明专利]一种选区激光熔化制备单晶316L奥氏体不锈钢的工艺

说明书

本发明公开了一种选区激光熔化制备单晶316L奥氏体不锈钢的工艺，采用选区激光熔化技术，步骤包括：建立单晶316L奥氏体不锈钢的三维实体模型；规划激光扫描路径和打印工艺参数，对三维实体模型进行模型切片分层，将切片文件导入到设备控制系统中；在设备工作舱中固定基板，清理基板表面后进行预热处理；在控制系统中选择单晶316L奥氏体不锈钢增材制造工艺参数；启动选区激光熔化增材制造设备，按照第一打印层的激光扫描路径进行打印；完成当前打印层的打印后，基板下降一个打印层层高；逐步进行到所有的层数打印完毕。本发明能够实现单晶316L奥氏体不锈钢的制造，大大缩短单晶316L奥氏体不锈钢的制造周期，具有加工成本低、成形质量好，成形自由度高等优点。

技术领域

本发明属于增材制造领域，具体涉及一种选区激光熔化制备单晶316L奥氏体不锈钢的工艺。

背景技术

316L奥氏体不锈钢由于其结合了优异的抗腐蚀性能和高温性能，而被广泛地应用于核电、化工等重要领域。目前工业应用的316L 奥氏体不锈钢均为多晶材料。单晶材料，由于不存在晶界，没有晶界强化元素，具有着良好的高温力学性能，并且由于产生偏析的晶界被排除，使得抗氧化、抗热腐蚀性能大大提高。因此，开发单晶316L奥氏体不锈钢的制造技术，是实现316L工程结构轻量化、挖掘材料潜能以及延长核电化工领域相关零部件使用寿命的重要途径，同时也是实现功能驱动高端材料智能制造的重要制造技术之一。

目前主要的单晶金属材料制造方法包括提拉法、坩埚下降法、定向凝固法等，这些方法通常制造费时，造价昂贵，良品率低。选区激光熔化（SLM）作为金属材料增材制造中的一种主要技术途径，具有设计自由度高，成形质量好，材料利用充分和加工效率高等优点。然而，使用目前成熟的打印工艺制造的316L奥氏体不锈钢金属件均为多晶体，关于选区激光熔化技术制备单晶316L奥氏体不锈钢的专利尚未见报道。

发明内容

本发明提供了一种选区激光熔化制备单晶316L奥氏体不锈钢的工艺，解决了传统单晶制造方法制造费时，造价昂贵，良品率低的问题，同时提升了316L奥氏体不锈钢的高温力学性能。

实现本发明的技术解决方案为：一种选区激光熔化制备单晶316L奥氏体不锈钢的工艺，步骤如下：

步骤S1，建立单晶316L奥氏体不锈钢的三维实体模型，转入步骤2。

步骤S2，规划激光扫描策略和打印工艺参数，对三维实体模型进行模型切片分层，模型自下而上分为若干个打印层，依次命名为第一打印层、第二打印层、第三打印层……，将切片文件导入到设备控制系统中，转入步骤3。

步骤S3，在设备工作舱中固定基板，清理基板表面后进行预热处理，转入步骤4。

步骤S4，在控制系统中选择单晶316L奥氏体不锈钢增材制造工艺参数，转入步骤5。

步骤S5，启动激光增材制造设备，按照第一打印层激光扫描路径进行打印，转入步骤6。

步骤S6，完成当前打印层的打印后，基板下降一个打印层层高，进行下一个打印层的打印，转入步骤7。

步骤S7，重复执行步骤S6，直至所有打印层打印完毕。

在其中一个实施例中，在步骤S7之后，为对所制备试样进行检测，还包括如下步骤：

步骤S8，关闭基板加热系统，等待基板温度降至室温，从工作舱中取出基板，采用线切割的方法取下试样。

步骤S9，使用光学显微镜以及电子背散射衍射对试样进行检测，若观察到试样内部晶粒晶体取向一致，则单晶316L奥氏体不锈钢制备成功。