[發明專利]一種改善激光增材制造合金結構鋼組織和力學性能方法

有效

• 申請號: 201710706803.2
• 申請日: 2017-08-17
• 公開（公告）號: CN109396429B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 遲長泰;謝玉江;董志宏;彭曉;王明生
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B22F1/00
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

1.一種改善激光增材制造合金結構鋼組織和力學性能方法，其特征在于，該方法的工藝步驟如下：

采用粒度相同的合金結構鋼以及不銹鋼粉末，取一種或兩種以上的不銹鋼粉末按比例球磨處理，均勻混入合金結構鋼粉末中，并將混合后的粉末進行干燥處理，干燥處理溫度為50～120℃，干燥結束后，冷卻至室溫；根據沉積的合金結構鋼粉末選擇基體，在真空手套箱環境中，采用激光同步送粉沉積方式，選擇一種光斑的光束在基體上進行激光沉積處理，同時用保護氣體覆蓋激光作用區，純凈激光作用區并提高凝固速率；其中，合金結構鋼粉末為12CrNi2粉末，沉積基體為12CrNi2合金結構鋼；

所述的合金結構鋼粉末，粒度在100～300目，球形度≥90%，氧含量≥500PPM；

所述的不銹鋼粉末采用馬氏體不銹鋼、奧氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼或雙相不銹鋼粉末中的一種或兩種以上，粒度均為100～300目，球形度≥90%，氧含量≤500PPM；

所述的一種或兩種以上的不銹鋼粉末占混合鋼粉比例不大于50wt%，混合鋼粉總重量100%；

該方法處理的混合鋼粉末，激光沉積后組織均勻致密，孔洞、裂紋及夾雜物缺陷完全消除，同時沉積硬度達到HV300～HV450，抗拉強度達到700～1200MPa，延伸率達到10%～60%。

2.根據權利要求1所述的改善激光增材制造合金結構鋼組織和力學性能方法，其特征在于，所述的干燥處理是將混合粉末置于干燥箱中0.5小時以上。

3.根據權利要求1所述的改善激光增材制造合金結構鋼組織和力學性能方法，其特征在于，所述的基體是與合金結構鋼具有較好的潤濕性和良好焊接性能。

4.根據權利要求1所述的改善激光增材制造合金結構鋼組織和力學性能方法，其特征在于，所述的真空手套箱環境，H₂O≤200PPM、O₂≤200PPM。

5.根據權利要求1所述的改善激光增材制造合金結構鋼組織和力學性能方法，其特征在于，所述的激光沉積的工藝參數如下：

激光連續輻照，激光功率為300～2000W，功率密度10⁴～10⁶W/cm²，掃描速度為2～15mm/s，搭接量為30%～70%，輻照光斑Φ1mm～Φ5mm；

送粉方式為同軸氬氣送粉，送粉速度為5～25g/min，采用惰性氣體氬氣保護，保護氣流量為5～20L/min。

6.根據權利要求1或5所述的改善激光增材制造合金結構鋼組織和力學性能方法，其特征在于，所述的激光沉積的激光器是光纖激光器、半導體激光器、CO₂激光器或Nd:YAG激光器。