[發明專利]增材制造用不銹鋼粉末、不銹鋼及該不銹鋼的制備方法

有效

• 申請號: 201611072289.3
• 申請日: 2016-11-29
• 公開（公告）號: CN106735266B
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發明（設計）人: 李云平;劉詠;劉彬
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B22F9/08
• 分類號: B22F9/08;C22C38/16;B22F1/00
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 魏龍霞

本發明公開了一種增材制造用不銹鋼粉末，由不銹鋼原料粉末進行配料、熔煉、制粉、分篩、時效熱處理后獲得的，所述不銹鋼原料粉末中銅的質量含量為1wt％?10wt％。本發明的制備方法：先制備不銹鋼粉末；對不銹鋼粉末進行一次時效后進行增材制造，將增材制造得到的合金在1050?1200℃下固溶處理0.5?3h，然后再進行二次時效熱處理，即得到不銹鋼。本發明的方法制備的不銹鋼相對于傳統不銹鋼，其室溫下屈服強度與拉伸強度、延伸率都得到提高。

技術領域

本發明屬于不銹鋼材料領域，尤其涉及一種增材制造用不銹鋼粉末、不銹鋼及該不銹鋼的制備方法。

背景技術

金屬增材制造包括選擇性激光熔化技術、直接金屬激光燒結成型技術、選擇性激光燒結技術及電子束熔化成型技術是近年出現的主流金屬快速成形技術，是快速原型制造的最新發展形式之一。金屬增材制造，利用高能量激光束或電子束將成形材料熔化，材料融化后在軟件程序驅動下，自動按設計工藝完成各切片的凝固，使材料重新結合起來形成金屬零件。

增材制造過程粉末的燒結能力決定了最終合金或部件的性能。現有技術通常是在已商業化的傳統鑄造合金成分的基礎上，通過不同的制粉工藝已調整粉末粒度、粒度分布、氧含量、球形度等參數來研發適合于增材制造的合金粉末。然而，一般合金如鐵基合金，由于粒度小、比表面積大，粉末表面通常是以合金氧化物的形式存在，由于氧化物一般較致密，在高溫下需要較高的能量對其破壞才能實現粉末的燒結與致密化。對于電子束增材制造過程，由于表面氧化物的電荷積聚效應，工藝調節不當還會引起所謂的“起霧現象”，不僅增加增材制造合金缺陷，也會破壞設備或電子槍的真空系統。如圖1所示，傳統粉末在增材制造過程中，電子束或者激光燒結對粉末的照射或燒結時間有限，由于表面氧化膜的存在，難以在顆粒間形成液相，阻礙了粉末間元素的擴撒，致使燒結不足，部件有大量的燒結缺陷或孔洞，降低部件的力學性能或使用壽命。因此，如何開發出合適的粉末成分、結構，使顆粒間優先形成液相，促進顆粒間元素的快速擴散是解決當今增材制造技術的關鍵之一。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，克服以上背景技術中提到的不足和缺陷，提供一種增材制造用不銹鋼粉末、不銹鋼及該不銹鋼的制備方法。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：

一種增材制造用不銹鋼粉末，由不銹鋼原料粉末進行配料、熔煉、制粉、分篩、時效熱處理后獲得的，所述不銹鋼原料粉末中銅的質量含量為1wt％-10wt％。申請人通過反復研究和實驗驗證發現，當不銹鋼粉末中銅含量低于1wt％時，時效處理后于顆粒表面很難得到足夠的銅，對不銹鋼粉末的燒結性能促進不大；當銅含量高10wt％時，銅析出量太多，破壞顆粒表面形貌，導致粉末流動性下降，對增材制造不利；同時，銅含量高于10wt％時，增材制造過程中銅會大量析出，且析出物會聚集長大，對不銹鋼的性能促進作用不明顯，甚至會惡化不銹鋼性能。

上述的不銹鋼粉末，優選的，所述不銹鋼原料粉末是在316L不銹鋼的成分基礎上添加銅后得到的。

上述的不銹鋼粉末，優選的，所述時效熱處理的溫度為300-700℃，時間為0.5-5h。申請人通過反復研究和實驗驗證發現，經過合適溫度和合適時間的時效處理，可使大量的銅析出于顆粒表面的晶界及其它缺陷處，當溫度低于300℃時，由于銅的擴散系數很低，難以在粉末顆粒表面形成足夠量的銅，當溫度高于700℃時，粉末之間會由于析出的銅之間的擴散發生粘結，致使粉末流動性下降。

作為一個總的發明構思，本發明還提供一種不銹鋼的制備方法，包括以下步驟：

(1)先將不銹鋼原料粉末進行配料、熔煉、制粉、分篩、一次時效熱處理，得到不銹鋼粉末；所述一次時效熱處理的溫度為300-700℃，時間為0.5-5h；所述不銹鋼原料粉末中銅的質量含量為1wt％-10wt％；