本发明属于金属材料领域，涉及一种提高3d打印17-4ph不锈钢屈服强度的方法。
背景技术：
17-4ph不锈钢属于沉淀硬化不锈钢，具有高的强度，优异的耐腐蚀性能，已广泛应用于石油石化领域。粉末增材制造即3d打印技术基于数字模型，通过逐层熔化和堆积的方式来构造三维实体，在任意复杂形状金属零部件的直接成形上有极大的潜力。该技术将引发产品设计、制造工艺、制造装备、材料制备、乃至整个传统制造业的深刻变革，受到世界各国的极大关注并得到快速发展。根据原材料和送粉方式的不同，目前3d打印技术主要包括粉末床激光3d打印技术、激光送粉堆积技术以及电子束激光堆积技术。对于3d打印技术制备17-4ph不锈钢材料国内外已有相关的报道，所采用的打印方法包括粉末床打印和激光送粉堆积两种方法，但是从报道的性能看，不管采用那种打印方法，其屈服强度都很低，基本在540mpa-590mpa范围内，远低于锻件水平及标准要求值，因此如何提高3d打印17-4ph不锈钢的屈服强度满足标准要求是其获得应用的关键。
技术实现要素：
本发明目的是为了提高3d打印17-4ph不锈钢的屈服强度，满足17-4ph不锈钢屈服强度标准值的要求。
本发明提出了一种提高3d打印17-4ph不锈钢屈服强度的方法，3d打印方式分为粉末床打印和送粉式堆积打印两种，打印前17-4ph粉末中添加适量tib2颗粒，并通过球磨使之附着在17-4ph不锈钢粉末的表面，然后进行打印制备。tib2的加入量控制在总质量的3％到10％范围内，tib2的粒度控制在5微米以下，球磨的转速为160-300转/分钟，球磨时间30-60分钟。
3d打印过程中采用氮气气氛，在打印过程中，tib2熔化分解成ti元素和b元素，ti元素与氮气氛反应生成tin颗粒，生成的tin一方面可以作为形核剂起到细化晶粒的作用，另外一方面可以作为第二相进行弥散强化，而分解产生的b元素则部分固溶到基体中可以提高钢的淬透性，减少残余奥氏体的含量，从而最终大幅度提高材料的屈服强度。
进一步的，17-4ph粉末的粒度根据打印方式的不同进行选择，对于送粉式堆积打印粒度控制在30-80微米范围内，打印过程采用氮气氛保护，激光功率控制在700-1000w，扫描速度控制在700-850mm/min,激光光斑直径控制在1-1.5mm，送粉速率5-10g/min。
对于粉床式激光打印，打印粒度控制在50微米以下，气氛采用氮气气氛，激光功率控制在200-250w范围内，扫描速度700-730mm/s，激光直径100μm。
采用上述参数制备的17-4ph不锈钢的屈服强度达到1000mpa以上，较现有报道值提高近一倍，进一步时效处理后其值会进一步增加。
本发明的优点在于，(1)采用球磨工艺并控制球磨工艺参数使得tib2颗粒能够附着在17-4ph粉末的表面，同时不影响粉末的球形度，这样在铺粉或送粉过程中二者不容易分离；(2)采用tib2颗粒并采用氮气氛，通过控制激光功率能够使tib2熔化分解，产生的ti与n反应生成tin可以细化晶粒，同时起到第二相强化的作用，分解产生的b能够提高钢的淬透性，减少残余奥氏体的含量，通过三种强化方式的综合作用最终可以大幅度提高屈服强度。
附图说明：
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式:
(1)采用粉床式激光打印添加5wt％tib2的17-4ph不锈钢首先选用气雾化17-4ph不锈钢粉末，粒度小于50μm，采用粒度小于5μm的tib2颗粒，tib2的比例为5wt％,二者的总重量为5kg，然后进行球磨。球磨过程中球料比为5：1，转速为160转/min,球磨时间60min，这时tib2颗粒可以均匀地附着在17-4ph不锈钢粉末的表面，然后置于粉床式激光打印机中进行打印，打印气氛采用氮气氛，激光功率250w，扫描速度730mm/s，激光斑点直径100μm，打印尺寸50mm(长)×50mm(宽)×30mm(高)，每层铺粉厚度60μm，层与层之间角度为60°，基板温度保持在100℃以下。打印完成后取样进行力学性能检测，屈服强度达到1180mpa，较目前不添加tib2颗粒的17-4ph不锈钢的屈服强度提高一倍。
(2)采用送粉堆积式打印添加3wt％tib2的17-4ph不锈钢首先选用气雾化17-4ph不锈钢粉末，粒度30-80微米，采用粒度小于5μm的tib2颗粒，tib2的比例为3wt％,二者的总重量为5kg，然后进行球磨。球磨过程中球料比为5：1，转速为300转/min,球磨时间30min，这时tib2颗粒可以均匀地附着在17-4ph不锈钢粉末的表面，然后置于送粉式激光打印机中进行打印，打印过程中采用氮气氛进行保护，激光功率700w，扫描速度700mm/min，激光斑点直径1mm，打印尺寸60mm(长)×60mm(宽)×30mm(高)，每层铺粉厚度0.3mm，层与层之间角度为60°，送粉速率8g/min，基板温度保持在100℃以下。打印完成后取样进行力学性能检测，屈服强度达到1054mpa，较目前不添加tib2颗粒的17-4ph不锈钢的屈服强度提高近一倍。