一种15-5PH不锈钢基复合材料及其增材制造方法和应用与流程

本发明涉及金属基复合材料，具体而言，涉及一种15-5ph不锈钢基复合材料及其增材制造方法和应用。

背景技术：

1、15-5ph马氏体不锈钢具有优异的强度、延展性、耐腐蚀性能等优点，广泛应用于海洋、化学及航空航天工业等领域。但常规的铸造技术无法使15-5ph不锈钢满足更高强度的要求，必须通过后续锻造来改善其机械性能，并且更难进一步以将高硬锻造板材加工成复杂工件，因此，严重制约了实际应用。

2、因此，针对于15-5ph马氏体不锈钢，亟需寻求一种提升其综合机械性能以及加工性能的增材制造方法。

3、鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种15-5ph不锈钢基复合材料及其增材制造方法和应用，以改善上述技术问题。

2、本发明是这样实现的：

3、第一方面，本发明提供了一种15-5ph不锈钢基复合材料的增材制造方法，其包括：采用激光粉末床熔融工艺将15-5ph不锈钢基复合粉末进行增材制造；其中，按重量百分比计，所述15-5ph不锈钢基复合粉末包括90％～90.5％的15-5ph不锈钢粉末以及0.5％～10％的纯mo粉。

4、第二方面，本发明还提供了一种15-5ph不锈钢基复合材料，其由上述增材制造方法制备得到。

5、第三方面，本发明还提供了上述15-5ph不锈钢基复合材料在制备机械零部件中的应用。

6、本发明具有以下有益效果：通过在15-5ph不锈钢粉末中添加便宜的纯mo粉末，经激光粉末床熔融成形以及进行热处理，使得复合材料微观组织中存在少量、未熔的球形(球形也很重要的)mo颗粒，其与基体之间呈现良好的冶金结合(扩散型)，在未熔mo颗粒的外壳存在明显的元素过渡层，该过渡层具有比马氏体基体和未熔mo颗粒中心更高的硬度。同时，微观组织中奥氏体含量急剧减少，析出大量纳米尺度的富cu沉淀相，以及由扩散至基体中的mo形成的富mo沉淀相，例如m6c碳化物和硬化相σ等。此外，增材制造过程中粉末具有快速熔化、快速凝固以及超快的冷却速度的特征，可获得细小的晶粒。因此，可制备得到高强度、高韧性、低成本的15-5ph不锈钢基复合材料，其能够适用于航空发动机系统和飞机结构件等。

技术特征：

1.一种15-5ph不锈钢基复合材料的增材制造方法，其特征在于，其包括：采用激光粉末床熔融工艺将15-5ph不锈钢基复合粉末进行增材制造；其中，按重量百分比计，所述15-5ph不锈钢基复合粉末包括90％～90.5％的15-5ph不锈钢粉末以及0.5％～10％的纯mo粉。

2.根据权利要求1所述的增材制造方法，其特征在于，按重量百分比计，所述15-5ph不锈钢基复合粉末包括93％的15-5ph不锈钢粉末以及7％的纯mo粉。

3.根据权利要求1所述的增材制造方法，其特征在于，制备所述15-5ph不锈钢基复合粉末包括将15-5ph不锈钢粉末和纯mo粉末机械混合；

4.根据权利要求1所述的增材制造方法，其特征在于，所述15-5ph不锈钢基复合粉末的粒径小于250目。

5.根据权利要求1所述的增材制造方法，其特征在于，进行增材制造之前，将所述15-5ph不锈钢基复合粉末干燥；

6.根据权利要求1～5任一项所述的增材制造方法，其特征在于，所述激光粉末床熔融工艺的工艺参数为：激光功率150w～375w，扫描速度500mm/s～2500mm/s，扫描间距0.06mm～0.10mm，铺粉厚度0.03mm～0.05mm，保护气体为惰性气体，优选氩气，成形基板为不锈钢基板。

7.根据权利要求1～5任一项所述的增材制造方法，其特征在于，还包括将增材制造制得的复合材料进行热处理，热处理步骤包括：在1000℃～1100℃下固溶30min～50min后水淬，接着在470℃～490℃下时效0.8h～1.2h后空冷；

8.一种15-5ph不锈钢基复合材料，其特征在于，其根据权利要求1～7任一项所述的增材制造方法制备得到。

9.根据权利要求8所述的15-5ph不锈钢基复合材料，其特征在于，所述15-5ph不锈钢基复合材料的室温抗拉强度为1316mpa～1485mpa，屈服强度为1178mpa～1276mpa，断后伸长率为10.3％～16.0％，硬度为43.6hrc～45.2hrc，冲击韧性为22.7j/cm2～31.0j/cm2。

10.如权利要求8或9所述的15-5ph不锈钢基复合材料在制备机械零部件中的应用。

技术总结本发明公开了一种15‑5PH不锈钢基复合材料及其增材制造方法和应用。采用激光粉末床熔融工艺将15‑5PH不锈钢基复合粉末进行增材制造；其中，按重量百分比计，所述15‑5PH不锈钢基复合粉末包括90％～90.5％的15‑5PH不锈钢粉末以及0.5％～10％的纯Mo粉。微观组织为典型的马氏体结构，存在少量球形未熔Mo颗粒，颗粒外壳存在一个宽度为几微米的元素过渡层，并在基体中析出大量纳米富Cu沉淀相和少量纳米富Mo沉淀相(例如M<subgt;6</subgt;C碳化物和硬化相σ等)。该不锈钢基复合材料具有高强度、高韧性、低成本的特点，可有效解决不锈钢强度、韧性及成本不能兼顾的问题。技术研发人员：刘建业,黄正华,牛留辉,黄鹏奕,王焱辉,傅健受保护的技术使用者：广东汉邦激光科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5