[發(fā)明專利]Ni基超合金組合物以及用于SLM加工這種Ni基超合金組合物的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710445663.8
• 申請日: 2017-06-13
• 公開（公告）號: CN107486555B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: R.恩格利;T.埃特;F.蓋格
• 申請（專利權(quán)）人: 通用電器技術(shù)有限公司
• 主分類號: B22F10/28
• 分類號: B22F10/28;B22F10/25;B22F1/00;C22C19/05;B33Y70/00;B33Y10/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 徐晶;黃希貴

本發(fā)明涉及Ni基超合金組合物以及用于SLM加工這種Ni基超合金組合物的方法，采用用于基于粉末的添加制造(AM)技術(shù)，例如選擇性激光熔化(SLM)或電子束熔化(EBM)的Ni基超合金組合物。通過控制形成低熔點共晶的元素尤其是Hf的量，在AM過程期間的裂紋敏感性顯著降低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及Ni基超合金。它涉及一種Ni基超合金組合物。它還涉及用于SLM加工這種Ni基超合金組合物的方法。

背景技術(shù)

γ’(γ引發(fā)(Gamma Prime))Ni3(AI，Ti)硬化的Ni基超合金的選擇性激光熔化是有挑戰(zhàn)性的，因為這些超合金對熱裂紋非常敏感。

尤其是在γ基體中具有高含量γ’(γ引發(fā))相的合金，例如MarM247、CM247LC、CMSX486、René80、René108或MD2，導(dǎo)致在選擇性激光熔化(SLM)期間廣泛的熱裂紋。

例如，CM247LC的標(biāo)稱化學(xué)組成(nominal chemical composition)為(以重量％表示)：9.5W、9.2Co、8.1Cr、5.6Al、3.2Ta、1.4Hf、0.7Ti、0.5Mo、0.075C、0.015Zr、0.015B以及余量的Ni(the balance Ni)(參見US 2014/034626 A1)，并且MarM247的標(biāo)稱化學(xué)組成為(以重量％表示)：10.0W、10.0Co、8.4Cr、5.5Al、3.0Ta、1.5Hf、1.0Ti、0.7Mo、0.15C、0.05Zr、0,015B以及余量的Ni(the balance Ni)。

這種高熱裂紋敏感性阻礙了該合金類別的SLM的工業(yè)化，而該合金類別的SLM的工業(yè)化是高溫應(yīng)用尤其是燃氣渦輪工業(yè)中強烈需要的。

已提出了不同的方法來減少這種超合金中的熱裂紋：

●文件EP 2 886 225 A1涉及借助于基于粉末床的添加制造，例如選擇性激光熔化(SLM)或電子束熔化(EBM)生產(chǎn)三維制品的技術(shù)。尤其地，它涉及含有具有改進化學(xué)組成的基于IN738LC的Ni基超合金粉末的高抗氧化性和高γ引發(fā)(γ′)沉淀(high gamma-prime(γ′)precipitation)。這種粉末具有下述化學(xué)組成(以重量％表示)：15.7-16.3Cr、8.0-9.0Co、1.5-2.0Mo、2.4-2.8W、1.5-2.0Ta、3.2-3.7Al、2.2-3.7Ti、0.6-1.1Nb、0.09-0.13C、0.007-0.012B、0.004＜Zr＜0.03、0.001＜Si＜0.03、剩余部分的Ni和不可避免的殘余元素，并且另外，粉末粒度分布在10至100μm之間并為球形形態(tài)。作為優(yōu)點，使用更高效的工藝參數(shù)，并且無需添加制造工藝(例如預(yù)熱)和/或后處理(例如熱等靜壓HIP)的復(fù)雜和耗時的變化，可產(chǎn)生幾乎無裂紋的三維制品。

然而，已發(fā)現(xiàn)強烈促進熱裂紋的類似于IN738LC的合金中的微量元素(尤其是Si和Zr)的降低和控制(參見上文文件EP 2 886 225 A1)不能完全避免含有較高γ′(γ引發(fā))合金中的熱裂紋。

●在SLM之后應(yīng)用熱等靜壓(HIP)以封閉零件中的現(xiàn)有熱裂紋。

對于廣泛的裂紋，由于在先前的熱裂紋部位處的氧化物形成，這可能降低機械性能；此外，它不允許封閉通至表面的裂紋。已公開了通過一系列涂布和熱等靜壓步驟來解決這個問題的方法(參見文件US 8,506,836)，然而所述方法是成本昂貴的，并且因此是不經(jīng)濟的。