[发明专利]一种具有定向凝固组织特征的Nb-Si合金制备方法

摘要

本发明属于高温结构材料的制备技术领域，特别涉及一种送粉式激光快速成形技术，特别涉及一种具有定向凝固组织特征的Nb‑Si合金制备方法。本发明采用双通道送粉式激光快速成形技术制备具有定向凝固组织特征的Nb‑Si二元合金，以市售纯元素粉末为原料，无需特别制备球形粉末或预合金化粉末，原材料准备过程简单。采用双通道送粉法，能有效避免Nb粉和Si粉由于密度不同而导致的混合不均匀现象，进而对合金成分产生影响。此外Nb粉和Si粉在激光作用下原位反应，产生在粉末原位反应效应，能进一步细化合金显微组织。合金由Nb固溶体相和Nb3Si相两相组成，平行于成形方向的显微组织呈现Nb固溶体相和Nb3Si相定向交替排列特征，相尺寸仅为传统定向凝固工艺制备的Nb‑Si二元合金的1/10左右。

主权项

一种具有定向凝固组织特征的Nb‑Si合金制备方法，其特征在于：以纯Nb粉末和纯Si粉末为原料，采用双通道送粉式激光快速成形技术制备具有定向凝固组织特征的Nb‑Si合金，合金由Nb基固溶体相和Nb3Si相两相组成，显微组织呈现Nb固溶体相和Nb3Si相定向交替排列特征，制备过程包括以下步骤：(1)分别将市售纯Nb粉和纯Si粉通过金属筛筛分，获得粒度均匀的纯Nb粉和纯Si粉；(2)将步骤(1)获得的纯Nb和纯Si粉末分别置于激光快速成形系统的两个独立的送粉器中，以高纯氩气为载粉气流和保护气；(3)按照所需制备的Nb‑Si二元合金成分，调节纯Nb粉末和纯Si粉末的送粉速率；(4)激光和粉末同轴送出，激光和粉末同步移动，且仅在一个方向上扫描一个道次，在激光的作用下，Nb，Si粉末在成形基板上熔化形成熔池，并随着粉末和激光向前运动，熔池凝固，得到一层沉积层；(5)待沉积层表面温度降低至100℃以下后，进行下一沉积层制备；(6)粉末和激光的同轴头上升一个沉积层厚度，再以步骤(4)获得的沉积层为基体，重复步骤(4)获得另一沉积层；(7)重复步骤(5)和步骤(6)，直到所需高度的Nb‑Si合金制备完成，待合金温度降至室温后取出，得到具有定向凝固组织特征的Nb‑Si合金。