一种增材制造氧化物弥散强化镍基高温合金及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115029587A(43)申请公布日2022.09.09(21)申请号202210506425.4C22C1/04(2006.01)(22)申请日2022.05.11C22C1/10(2006.01)B22F10/28(2021.01)(71)申请人中南大学深圳研究院B33Y10/00(2015.01)地址518057广东省深圳市南山区粤海街B33Y70/00(2020.01)道高新技术产业园区南区虚拟大学园B33Y80/00(2015.01)楼A510aB22F9/08(2006.01)申请人中南大学B22F1/065(2022.01)(72)发明人陈超张家琪周科朝耿赵文B22F10/32(2021.01)李丹徐瑞峰B22F10/366(2021.01)(74)专利代理机构长沙市融智专利事务所(普B22F10/364(2021.01)通合伙)43114B22F10/38(2021.01)专利代理师蒋太炜(51)Int.Cl.C22C19/05(2006.01)C22C32/00(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图3页(54)发明名称一种增材制造氧化物弥散强化镍基高温合金及其制备方法(57)摘要本发明属于合金技术及先进制造技术领域，尤其涉及一种增材制造氧化物弥散强化镍基高温合金及其制备方法。所属合金以镍基高温合金粉末为原料，通过增材制造，得到氧化物弥散强化镍基高温合金；所述氧化物弥散强化相在增材制造过程中原位生成；所述原料由以下重量百分比的组分组成：Cr19～21％、Fe0.8～1.0％、Al0.2～0.4％、Ti0.5～0.7％、Y0.5～0.6％、Si不超过0.2％和余量镍。其制备方法为：气雾化制粉+控氧3D打印；气雾化制粉过程中氧气含量控制在200ppm以下，3D打印成型过程中成型腔内氧气含量控制在1000‑4000ppm、进一步优选为1500‑2500ppm。本发明严格控制气雾化中的氧含量，减少Y元素烧损，再通过调控3D打印过程中的工艺参数和成型腔内氧气含量，在打印过程中原位引入Y2O3颗粒，制得拥有优异高温性能的高温CN115029587A合金部件，便于在工业上推广。CN115029587A权利要求书1/2页1.一种增材制造氧化物弥散强化镍基高温合金，其特征在于：以镍基高温合金粉末为原料，通过增材制造，得到氧化物弥散强化镍基高温合金；所述氧化物弥散强化相在增材制造过程中原位生成；所述原料由以下重量百分比的组分组成：Cr19～21％、Fe0.8～1.0％、Al0.2～0.4％、Ti0.5～0.7％、Y0.5～0.6％、Si不超过0.2％和余量镍。2.根据权利要求1所述的一种增材制造氧化物弥散强化镍基高温合金，其特征在于：所述增材制造氧化物弥散强化镍基高温合金中，气雾化制粉后的合金粉末氧元素的质量百分含量在0.02％以下、打印成型后合金样品氧元素含量在0.5‑1.5wt％、进一步优选为0.75‑1.2wt％。3.根据权利要求1所述的一种增材制造氧化物弥散强化镍基高温合金，其特征在于：所述增材制造氧化物弥散强化镍基高温合金中氧化物弥散强化相的尺寸为30‑70nm、平均尺寸为50nm。4.一种增材制造氧化物弥散强化镍基高温合金制备方法，其特征在于，包括以下步骤：以镍基高温合金粉末为原料，通过增材制造的方法制得产品，所述增材制造包括3D打印；3D打印时，控制激光功率为270～320W，扫描速度为800～1200mm/s，扫描间距为0.09～0.12mm，层厚为0.2～0.3mm，每层激光旋转角度为67°，成型过程中腔内氧气含量控制在1000‑4000ppm、进一步优选为1500‑2500ppm。5.根据权利要求4所述的一种增材制造氧化物弥散强化镍基高温合金制备方法，其特征在于；镍基高温合金粉末通过下述步骤制备：按设计组分配取Cr源、Fe源、Al源、Ti源、Y源、Ni源；将配取的各组分加入到熔炼炉中，在保护气氛下进行熔炼，得到镍基高温合金母合金棒；镍基高温合金母合金棒加入到雾化设备中进行雾化处理，得到镍基高温合金粉末；所述镍基高温合金粉末中Si的质量百分含量小于等于0.2％，氧的质量百分含量小于0.02％；所配取的组分原料中，金属元素的价态均为0价。6.根据权利要求5所述的一种增材制造氧化物弥散强化镍基高温合金制备方法，其特征在于；按设计组分配取各原料后，将配取的各组分原料加入真空感应炉，关闭真空阀充入氩气，将熔炼温度升高至1400～1600℃，熔炼后得到镍基高温合金母合金棒；将母合金棒加入雾化感应熔炼炉中，合金液流经雾化喷嘴，制得球形镍基高温合金粉末。7.根据权利要求5所述的一种增材制造氧化物弥散强化镍基高温合金制备方法，其特征在于；所述雾化制粉方法为