一种增材制造用球形高温合金粉末及其制备方法与流程

本发明涉及增材制造，尤其涉及一种增材制造用球形高温合金粉末及其制备方法。

背景技术：

1、增材制造技术（additive manufacturing），也称3d打印技术，是近年来发展极为迅速的一种新型数字化控制材料加工制造技术。将零件的三维计算机模型通过专业的分层软件分割为离散化的二维片层数据，然后通过数字化控制的3d打印加工设备，逐层地将二维结构堆积出来，最终完成零件的生产制造。与传统的制造技术相比，am技术具有无模具，柔性化，材料利用率高等优点，最重要的是，这种先进制造技术为生产具有复杂内、外结构的零件提供了高效可行的解决方案。

2、镍基高温合金在540-1000℃温度区间内拥有优异的拉伸强度、抗蠕变性能、抗疲劳性能和抗氧化性能，是航空发动机、燃气轮机等核心部件中关键高温部件的必选材料。而获得高品质镍基合金粉末是得到高性能的镍基高温合金的基础与保障。

3、专利技术文献cn202111671842.6公开了一种通过碳化物增强增材制造镍基高温合金性能的方法、镍基高温合金粉末及其应用，该发明以镍基高温合金粉末为原料，机械混合tic粉末，通过增材制造技术成形；其中，所述tic粉末以9.5-10％的质量分数存在。该发明制备的碳化物增强镍基高温合金成形件具有高致密度、高显微硬度、低摩擦系数、低磨损率的特点，与选区激光熔化成形的未增强镍基合金相比，其机械性能有显著的提高。但是，其忽略了陶瓷增强相与基体之间的相容性较差的问题，这会导致打印件的机械性能受到影响。

4、专利技术文献cn202110078587.8公开了一种增材制造用高γ′含量镍基高温合金粉末、其使用方法、镍基高温合金构件，使用此高温合金粉末，可以通过选区激光熔融技术打印出致密的，无裂纹的，满足超高温环境下强度需求的复杂零部件。但是，其并未考虑到高温条件下合金的硬度过高，会大大影响其加工性能。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提出一种增材制造用球形高温合金粉末及其制备方法，以提供一种在高温条件下不影响其力学性能的同时，也具有良好的塑性的增材制造用球形高温合金粉末。

2、基于上述目的，本发明提供了一种增材制造用球形高温合金粉末，按照重量百分比计，包括以下原料组分：cr12-14%、co8-9%、al3.8-4.2%、ti3.8-4.2%、w2.4-2.8%、ta1.9-2.1%、mo1.6-2.0%、nb1.0-1.2%、fe0.1-5.0%、掺杂性si3n40.2-1%、c0.08-0.12%、mn≤0.02%、zr<0.03%、余量为ni和杂质元素；

3、优选地，所述上述原料的纯度不小于3n。

4、所述掺杂性si3n4 的制备步骤如下：

5、将sr3n2、si3n4和tb4o7混合，随后在氮气氛围下进行研磨，得到混合粉末；随后在还原气氛下，将混合粉末在1300-1600℃下进行煅烧，得到掺杂性si3n4。

6、优选地，所述si3n4的粒径为20-40nm。

7、优选地，所述sr3n2的粒径为50-100nm。

8、优选地，所述tb4o7的粒径为30-80nm。

9、优选地，所述还原气氛为10vol.%h2和90 vol.%n2的混合物。

10、优选地，所述煅烧时间为7-9h。

11、优选地，所述sr3n2、si3n4和tb4o7的重量比为1-5:10-15:0.1-0.3。

12、进一步地，本发明还提供了一种增材制造用球形高温合金粉末的制备方法，具体制备步骤如下：

13、（1）在氩气氛围下，按照比例将原料各组分加入到熔炼炉中，进行熔炼，得到复合合金熔液；

14、（2）采用气雾化法将复合合金熔液破碎成细小液滴，凝固后得到复合合金粉末；

15、（3）将复合合金粉末进行筛分，干燥，得到增材制造用球形高温合金粉末。

16、优选地，步骤（1）中所述熔炼的温度为1400-1600℃。

17、优选地，步骤（2）中所述气雾化法的气流为高纯氩气，压力为8mpa-10mpa，速度为300-700m/s。

18、优选地，步骤（3）中所述增材制造用球形高温合金粉末的粒径为15-53μm。

19、优选地，步骤（3）中所述干燥的温度为55-115℃，真空度≤1000pa，干燥时长为6-8h。

20、本发明的有益效果：

21、本发明的增材制造用球形高温合金粉末，通过将sr、tb元素引入镍合金基体中，使得镍合金在高温条件下的持久性以及热塑性得到提升。

22、本发明的增材制造用球形高温合金粉末，通过将sr、tb元素引入镍合金基体中，两种元素具有相互协同作用，共同促进了镍合金在高温条件下的持久性以及热塑性。

23、本发明的增材制造用球形高温合金粉末，通过掺杂的方式，而不是简单的混合引入sr、tb元素，使得镍合金在高温条件下的持久性以及热加工性能得到提升。

技术特征：

1.一种增材制造用球形高温合金粉末，其特征在于，按照重量百分比计，包括以下原料组分：cr12-14%、co 8-9%、al 3.8-4.2%、ti 3.8-4.2%、w 2.4-2.8%、ta 1.9-2.1%、mo 1.6-2.0%、nb 1.0-1.2%、fe 0.1-5.0%、掺杂性si3n4 0.2-1%、c 0.08-0.12%、mn≤0.02%、zr<0.03%、余量为ni和杂质元素；

2.根据权利要求1所述的增材制造用球形高温合金粉末，其特征在于，所述si3n4的粒径为50-70nm。

3.根据权利要求1所述的增材制造用球形高温合金粉末，其特征在于，所述sr3n2的粒径为50-100nm。

4.根据权利要求1所述的增材制造用球形高温合金粉末，其特征在于，所述tb4o7的粒径为200-500nm。

5.根据权利要求1所述的增材制造用球形高温合金粉末，其特征在于，所述sr3n2、si3n4和tb4o7粉末的重量比为1-5:10-15:0.1-0.3。

6.一种根据权利要求1-5任一项所述的增材制造用球形高温合金粉末的制备方法，其特征在于，具体制备步骤如下：

7.根据权利要求6所述的增材制造用球形高温合金粉末的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述熔炼的温度为1400-1600℃。

8.根据权利要求6所述的增材制造用球形高温合金粉末的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述气雾化法的气流为高纯氩气，压力为8mpa-10mpa，速度为300-700m/s。

9.根据权利要求6所述的增材制造用球形高温合金粉末的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述增材制造用球形高温合金粉末的粒径为15-53μm。

技术总结本发明涉及增材制造技术领域，具体涉及一种增材制造用球形高温合金粉末及其制备方法。本发明的增材制造用球形高温合金粉末，按照重量百分比计，包括以下原料组分：Cr 12‑14%、Co 8‑9%、Al 3.8‑4.2%、Ti 3.8‑4.2%、W 2.4‑2.8%、Ta 1.9‑2.1%、Mo 1.6‑2.0%、Nb 1.0‑1.2%、Fe 0.1‑5.0%、掺杂性Si3N4 0.2‑1%、C 0.08‑0.12%、Mn≤0.02%、Zr<0.03%、余量为Ni和杂质元素，通过在基体中引入Sr、Tb元素，使得其在高温条件下，具有优异的持久性，热加工性能以及热塑性，能够使得高温合金在后续加工处理更为简单，扩大了应用领域，具有广泛的应用前景和重大的影响意义。技术研发人员：刘爽,魏放,刘灿,王建华,王苏东受保护的技术使用者：江苏威拉里新材料科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/12/2