[发明专利]一种利用激光选区熔化技术制备增韧24CrNiMo合金钢的方法

摘要

本发明涉及一种激光选区熔化技术制备增韧24CrNiMo合金钢的方法。本发明通过机械球磨制备出质量比确定、物相均一的24CrNiMo/CeO₂复合粉末，按照预定的激光选区熔化路径和工艺参数逐层快速成形出合金钢构件。通过CeO₂在激光熔池内细化晶粒、净化熔池等作用，成形出组织细小，无裂纹，气孔等明显缺陷的试样，采用大功率，大铺粉厚度，低扫描速度的激光选区熔化工艺，提高成形率。本发明的24CrNiMo合金钢构件室温拉伸抗拉强度达到1000MPa级别，延伸率达到20～26％，提高了激光选区熔化技术制备24CrNiMo合金钢的强度和韧性。本发明技术主要应用于24CrNiMo合金钢高铁制动盘的激光增材制造。

主权项

1.利用激光选区熔化技术制备增韧24CrNiMo合金钢的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)按照比例称取24CrNiMo合金钢粉末和CeO₂粉末，机械球磨混合处理，得24CrNiMo/CeO₂复合粉末，烘干；(2)利用激光3D打印机自带的编程软件，构建待成形零件的三维模型，将待成形零件的三维数据进行分层离散处理，每层厚度均匀，厚度为0.6～0.8mm，将零件的三维数据信息转变为二维数据，编写激光选区熔化时的激光扫描路径；(3)在激光选区熔化设备中，将基板固定在铺粉装置成形缸中可升降的工作台上，将步骤(1)中烘干处理后的复合粉末均匀铺展在所述基板上，铺粉厚度为0.6～0.8mm；(4)运行激光选区熔化设备，同时往成形缸中通入保护气体进行气氛保护；激光器按照步骤(2)中编写的激光扫描路径对基板上铺展好的复合粉末进行扫描，粉末层完全熔化并凝固，形成完全冶金结合的合金钢沉积层，完成一层打印；(5)完成一层打印后，将基板下降一层粉末厚度的高度，在前一层熔覆层上再均匀铺上所述24CrNiMo/CeO₂复合粉末；(6)重复步骤(4)～(5)，直至待成形零件加工完成，然后关闭激光扫描系统，待零件冷却至室温时取出，整个制备过程在保护气气氛中进行；所述的24CrNiMo合金钢粉末按照质量百分含量由以下合金元素组成：C：0.20～0.26％、Cr：0.97～1.02％、Ni：0.95～1.02％、Mo：0.45～0.55％、Mn:0.90～1.02％、Si：0.35～0.50％、O：0.18～0.20％、余量为Fe；所述的CeO₂粉末为分析纯；所述24CrNiMo合金钢粉末和CeO₂粉末按质量百分比99.9～99.3：0.1～0.7组成；所述的24CrNiMo合金钢粉末的粒径为15～70μm，CeO₂粉末的粒径为1～10μm；在步骤(1)中，机械球磨混合的方式为：将按比例称取的24CrNiMo合金钢粉末和CeO₂粉末，放入含有球磨料的球磨罐中，物料比例为1:8～10，球磨滚筒机中混合6～8h；在步骤(4)中，所述进行扫描时的激光工艺参数为：激光器输出功率P为1900～2300W，激光束扫描速度V为8～12mm/s，搭接率η为30～50％；所述24CrNiMo合金钢的室温拉伸延伸率为25.1‑26.3％。