[發明專利]適于消除激光選區熔化成形熱裂紋的哈氏合金及方法與應用

有效

• 申請號: 202010095132.2
• 申請日: 2020-02-14
• 公開（公告）號: CN111187963B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 韓泉泉;楊圣釗;張振華;尹瀛月
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: C22C30/00
• 分類號: C22C30/00;C22C1/05;C22C1/10;C22C32/00;B22F3/105;B33Y10/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 鄭平

本發明涉及哈氏合金的3D打印成形技術領域，尤其涉及適于消除激光選區熔化成形熱裂紋的哈氏合金及方法與應用。所述方法為在采用激光選區熔化技術對哈氏合金粉末進行成形制備哈氏合金時，所述哈氏合金粉末中添加有TiB₂粉體。本發明將TiB₂粉體引入哈氏合金粉末中后，TiB₂粉體的存在能夠有效消除熱裂紋的消除，使得晶粒之間的結合力更強，另一方面，添加的TiB₂粉體能夠增強兩相界面承載能力，使得成形后的哈氏合金的力學強度得到了顯著提升。而且得到的哈氏合金中沒有檢測到熱裂紋，僅有少量的孔洞生成。

技術領域

本發明涉及哈氏合金的3D打印成形技術領域，尤其涉及適于消除激光選區熔化成形熱裂紋的哈氏合金及方法與應用。

背景技術

公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

哈氏合金(Hastelloy-X，HX)合金在900℃以下具有中等的持久和蠕變強度，主要用于制造航空發動機燃燒室部件及其他高溫部件。由于航空發動機零部件的結構一般都比較復雜，基于HX合金并采用精密鑄造、鍛壓等傳統制造工藝開展加工，存在研發周期長和制造成本高等問題。與傳統工藝相比，激光選區熔化技術(selective laser melting，SLM，又稱3D打印技術)具有響應快、柔性成形及成形結構不受限等優勢，特別適用于加工航空發動機復雜結構零部件。因此，采用激光選區熔化技術加工成形高性能HX航空燃燒室構件對于提高航空發動機使役性能、降低航空發動機研發成本具有重大戰略意義。世界各國已經競相開展HX合金零部件SLM高質量成形的科學問題和關鍵技術研究，研究結果表明，通過成形工藝參數優化可以有效提高HX合金的致密度和室溫力學性能。然而，即使在最優工藝條件下成形的HX樣件中仍存在大量的微裂紋，且此類裂紋無法通過工藝參數優化的手段進行消除。由于這種裂紋是在快速凝固過程中形成的，與內部熱應力和低熔點共晶含量有直接關系，因此也被稱為熱裂紋。熱裂紋缺陷降低了成形構件的強度和韌性，并顯著降低構件的使役性能，已成為目前世界各國在研究SLM成形高性能HX中急需攻克的“卡脖子”關鍵技術。

發明內容

針對上述問題，本發明提出了一種適于消除激光選區熔化成形熱裂紋的哈氏合金及方法與應用。本發明的方法能夠有效抑制SLM成形HX合金中生成的熱裂紋，最終顯著提高了哈氏合金成形構件的強度和使役性能。

本發明第一目的：提供適于消除激光選區熔化成形熱裂紋的哈氏合金。

本發明第二目的：提供適于消除激光選區熔化成形熱裂紋的方法。

本發明第三目的：提供所述適于消除激光選區熔化成形熱裂紋的哈氏合金及方法的應用。

為實現上述發明目的，具體地，本發明公開了以下技術方案：

首先，本發明公開一種適于消除激光選區熔化成形熱裂紋的方法：在采用激光選區熔化技術對哈氏合金粉末進行成形制備哈氏合金時，所述哈氏合金粉末中添加有TiB₂粉體。

進一步地，所述激光選區熔化技術的工藝參數為：激光功率100-200W，掃描速度300-1000mm/s，粉末層厚：20-50μm，掃描間距：70-130μm。

其次，本發明公開一種適于消除激光選區熔化成形熱裂紋的哈氏合金，其包含用于激光選區熔化成形的哈氏合金粉末，還包括不少于該哈氏合金粉末質量0.5％的TiB₂粉體。