一种高强韧哈氏合金及其制备工艺

本发明涉及金属材料增材制造，具体为一种高强韧哈氏合金及其制备工艺，更具体地，涉及一种激光粉末床熔融高强韧哈氏合金及其制备工艺。

背景技术：

1、随着航空航天及核工业的迅猛发展，一些热端结构件对轻质、高强韧、高承温镍基高温合金的需求日益增加。哈氏合金由于良好的焊接性能以及在高温下表现出的优异耐蚀和机械性能，使其在航空领域复杂结构一体化成形方面展示出明显优势。

2、激光粉末床熔融技术作为近年来快速发展的新兴工艺，可以快速、精准制造复杂结构件，简化工序、节约材料，大幅度缩短材料研发周期，可以实现传统工艺难以或无法加工的复杂结构的制造。激光粉末床熔融具有高能量密度、快速冷却及多次热循环等特点，会导致增材制造合金存在晶粒细小、制造缺陷种类复杂、缺陷含量难于控制及应力分布不均匀等特点。协调降低打印部件缺陷并改善应力分布，是同步提升金属打印部件的强度和塑性的关键，同时也是金属增材制造面临的共性问题之一。

3、哈氏合金由于非平衡凝固过程中元素偏析偏聚以及元素蒸发效应易于产生裂纹和气孔等缺陷，通过降低打印部件内部缺陷含量是优化合金性能的主要方式。增材制造过程中的熔池状态及冷却过程与材料微观组织和打印缺陷紧密关联，因此控制金属熔凝过程对成形件质量具有决定性影响。

技术实现思路

1、为解决现有技术存在的问题，本发明的主要目的是提出一种激光粉末床熔融高强韧哈氏合金及其制备工艺。

2、为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：

3、一种激光粉末床熔融高强韧哈氏合金的制备工艺，包括：

4、将哈氏合金粉末采用激光粉末床熔融工艺进行打印，得高强韧哈氏合金；

5、激光粉末床熔融工艺的参数为：激光功率为150~250 w，扫描速度为1020~1220mm/s，扫描间距为0.05~0.10 mm，铺粉层厚为0.01~0.04 mm，基板预热温度为70~100 ℃，激光熔化次数为1~4次，扫描路径为45°棋盘扫描，层间旋转角为0~90°。

6、作为本发明所述的一种激光粉末床熔融高强韧哈氏合金的制备工艺的优选方案，其中：在进行打印之前，还包括：

7、哈氏合金粉末预处理：筛分粉末并将粉末置入干燥机中进行烘干处理。

8、作为本发明所述的一种激光粉末床熔融高强韧哈氏合金的制备工艺的优选方案，其中：预处理后的哈氏合金粉末的粒径为10~60 μm。

9、作为本发明所述的一种激光粉末床熔融高强韧哈氏合金的制备工艺的优选方案，其中：粉末烘干时间为8~12 h。

10、作为本发明所述的一种激光粉末床熔融高强韧哈氏合金的制备工艺的优选方案，其中：激光粉末床熔融工艺的过程保护气氛为氮气。

11、为解决上述技术问题，根据本发明的另一个方面，本发明提供了如下技术方案：

12、一种激光粉末床熔融高强韧哈氏合金，采用上述激光粉末床熔融高强韧哈氏合金的制备工艺制备得到。

13、作为本发明所述的一种激光粉末床熔融高强韧哈氏合金的优选方案，其中：所述激光粉末床熔融高强韧哈氏合金的相对密度≥99.00%。

14、作为本发明所述的一种激光粉末床熔融高强韧哈氏合金的优选方案，其中：所述哈氏合金包括哈氏c276合金、哈氏b2合金、哈氏c22合金、哈氏c4合金、哈氏g3合金、哈氏x合金；优选的，哈氏合金为哈氏x合金。

15、作为本发明所述的一种激光粉末床熔融高强韧哈氏合金的优选方案，其中：所述激光粉末床熔融高强韧哈氏合金的显微组织为单相奥氏体。

16、作为本发明所述的一种激光粉末床熔融高强韧哈氏合金的优选方案，其中：所述激光粉末床熔融高强韧哈氏合金的抗拉强度810mpa，断后延伸率25%。

17、本发明的有益效果如下：

18、本发明提出一种激光粉末床熔融高强韧哈氏合金及其制备工艺，通过设计优化激光扫描策略，包括激光熔化次数和激光扫描路径，采用激光重熔和棋盘扫描策略的耦合工艺，细化晶粒，降低了成形态合金内部位错密度，协同提升了哈氏合金的强度和塑性，制备的哈氏合金的相对密度≥99.00%，抗拉强度810mpa，断后延伸率25%，为制备高性能合金提供新的解决方案。

技术特征：

1.一种激光粉末床熔融高强韧哈氏合金的制备工艺，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的激光粉末床熔融高强韧哈氏合金的制备工艺，其特征在于，在进行打印之前，还包括：

3.根据权利要求2所述的激光粉末床熔融高强韧哈氏合金的制备工艺，其特征在于，预处理后的哈氏合金粉末的粒径为10~60 μm。

4.根据权利要求2所述的激光粉末床熔融高强韧哈氏合金的制备工艺，其特征在于，粉末烘干时间为8~12 h。

5.根据权利要求1所述的激光粉末床熔融高强韧哈氏合金的制备工艺，其特征在于，激光粉末床熔融工艺的过程保护气氛为氮气。

6.一种激光粉末床熔融高强韧哈氏合金，其特征在于，采用权利要求1-5任一项所述的激光粉末床熔融高强韧哈氏合金的制备工艺制备得到。

7.根据权利要求6所述的激光粉末床熔融高强韧哈氏合金，其特征在于，所述激光粉末床熔融高强韧哈氏合金的相对密度≥99.00%。

8.根据权利要求6所述的激光粉末床熔融高强韧哈氏合金，其特征在于，所述哈氏合金包括哈氏c276合金、哈氏b2合金、哈氏c22合金、哈氏c4合金、哈氏g3合金、哈氏x合金。

9.根据权利要求6所述的激光粉末床熔融高强韧哈氏合金，其特征在于，所述激光粉末床熔融高强韧哈氏合金的显微组织为单相奥氏体。

10.根据权利要求6所述的激光粉末床熔融高强韧哈氏合金，其特征在于，所述激光粉末床熔融高强韧哈氏合金的抗拉强度810mpa，断后延伸率25%。

技术总结
本发明属于金属材料增材制造技术领域，具体为一种激光粉末床熔融高强韧哈氏合金及其制备工艺，通过设计优化激光扫描策略，包括激光熔化次数和激光扫描路径，采用激光重熔和棋盘扫描策略的耦合工艺，细化晶粒，降低了成形态合金内部位错密度，协同提升了哈氏合金的强度和塑性，制备的哈氏合金的相对密度≥99.00%，抗拉强度810MPa，断后延伸率25%。

技术研发人员：董超芳,戴坤杰,贺星,郭蓉,孔德成,张维,贺可太
受保护的技术使用者：北京科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12