[發(fā)明專利]大尺寸In718高溫合金構(gòu)件復(fù)合增材制造方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911414031.0
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111001808A
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 申賽剛;邢月華;李俊儀;邢飛
• 申請（專利權(quán)）人: 南京中科煜宸激光技術(shù)有限公司
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B22F3/24;B23K26/21;B33Y10/00
• 代理公司: 南京行高知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32404
• 代理人: 王培松

本發(fā)明屬于增材制造技術(shù)領(lǐng)域，提供一種大尺寸In718高溫合金構(gòu)件復(fù)合增材制造方法，包括：步驟1、In718粉末預(yù)處理，并添加到激光選區(qū)熔化設(shè)備粉料缸中；步驟2、在成型平臺基板上鋪設(shè)In718粉末，通過激光選區(qū)熔化工藝逐層鋪粉打印成形每個(gè)構(gòu)件；步驟3、將成形的構(gòu)件從基板上分離，經(jīng)表面預(yù)處理后進(jìn)行激光焊接；步驟4、對激光焊接后的構(gòu)件進(jìn)行固溶+雙時(shí)效熱處理，得到最終成形構(gòu)件。本發(fā)明融合了激光選區(qū)熔化成形(SLM)與激光焊接復(fù)合工藝，同時(shí)將In718合金構(gòu)件固溶+雙時(shí)效熱處理，最終制備得到的構(gòu)件抗拉強(qiáng)度和延伸率均優(yōu)于GJB5301～2004標(biāo)準(zhǔn)中傳統(tǒng)工藝制造件的力學(xué)性能。測試結(jié)果表明，本發(fā)明復(fù)合增材制造的構(gòu)件焊接接頭位置室溫抗拉強(qiáng)度就已超過了1400MPa；延伸率達(dá)到13％以上。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及增材制造技術(shù)領(lǐng)域，具體而言涉及一種大尺寸In718高溫合金構(gòu)件復(fù)合增材制造方法。

背景技術(shù)

In718是一種鎳基變形高溫合金，在650℃高溫工況環(huán)境中仍具有良好的機(jī)械性能及耐腐蝕性能，其作為一種重要的高溫結(jié)構(gòu)材料被廣泛應(yīng)用于渦輪盤、高速機(jī)體零件、火箭舵葉等航空航天零部件制造中。但由于In718鎳基合金硬度高，且易發(fā)生加工硬化等問題，使得該材料加工難度較大，并且傳統(tǒng)制造方式加工復(fù)雜零件時(shí)，加工周期長、材料利用率低。

激光選區(qū)熔化(SLM)技術(shù)作為一種重要的綠色增材制造方法，其成形精度高、力學(xué)性能好、無需工模具、粉末利用率達(dá)95％以上、數(shù)字化加工；可以高效、高質(zhì)量地加工出傳統(tǒng)方式難以加工甚至無法加工的復(fù)雜零件；因此，SLM成形In718零件在航空領(lǐng)域越來越被重視。但是SLM技術(shù)目前多數(shù)成形的構(gòu)件為中小型尺寸，而對于火箭、飛機(jī)、航空發(fā)動機(jī)上大型零件制造比較困難；若采用SLM設(shè)備直接整體成形大型構(gòu)件，不僅要求設(shè)備具有較大的成形空間，并且打印過程中構(gòu)件穩(wěn)定成形，但是大尺寸構(gòu)件隨著打印的進(jìn)行，熱應(yīng)力不斷累積，一旦局部出現(xiàn)缺陷，很容易造成整體零件報(bào)廢；因此采用SLM設(shè)備直接成形大尺寸構(gòu)件，不但大設(shè)備制造、維護(hù)成本高，成形質(zhì)量難保證，并且由于打印難度高，報(bào)廢風(fēng)險(xiǎn)大而成形成本高、效率低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于解決大尺寸In718合金構(gòu)件制造困難的問題，提供一種大尺寸In718高溫合金構(gòu)件復(fù)合增材制造方法，本發(fā)明提供的制造工藝加工得到的構(gòu)件綜合力學(xué)性能好，材料利用率高。

為達(dá)成上述目的，本發(fā)明提供的一種大尺寸In718高溫合金構(gòu)件復(fù)合增材制造方法，包括以下步驟：

步驟1、零件數(shù)模打印前處理，生成程序文件并設(shè)置成形工藝參數(shù)后導(dǎo)入激光選區(qū)熔化設(shè)備中；

步驟2、In718粉末預(yù)處理，添加到激光選區(qū)熔化設(shè)備的粉料缸中；

步驟3、在成型平臺基板上鋪設(shè)In718粉末，通過激光選區(qū)熔化工藝打印成形構(gòu)件；

步驟4、將成形構(gòu)件從基板上分離，經(jīng)表面預(yù)處理后進(jìn)行激光焊接；

步驟5、對所述激光焊接后的構(gòu)件進(jìn)行固溶+雙時(shí)效熱處理，得到最終成形構(gòu)件。

進(jìn)一步地，所述的步驟1具體包括：激光選區(qū)熔化成形工藝參數(shù)如下：激光掃描層厚為20～60um，激光功率250～300W，掃描速度為700～1200mm/s，掃描間距0.08～0.12mm。

進(jìn)一步地，所述的步驟2具體包括：所述的In718高溫合金粒徑為15～53μm，氧含量低于300ppm。

進(jìn)一步地，所述的步驟2具體包括：所述的In718粉末預(yù)處理方法如下，將粉末放入真空烘箱中100～120℃真空干燥1～2h，烘干箱中氣壓需抽到低于0.08MPa，結(jié)束后，采用180～270目篩網(wǎng)進(jìn)行篩粉。

進(jìn)一步地，所述的步驟3具體包括：激光選區(qū)熔化成形過程中，基板加熱溫度80～120℃；設(shè)置設(shè)備成形倉內(nèi)氧含量閾值低于1000ppm時(shí)，激光光束方可按預(yù)定掃描策略熔化當(dāng)前In718粉末。