[發明專利]一種用于3D打印的高強度鋼粉末、其制備方法、3D打印方法及制得的高強度鋼

有效

• 申請號: 202011297333.7
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112404420B
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 李瑞迪;牛朋達;袁鐵錘;楊海鷗
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00;B22F9/08;B22F10/28;B33Y70/00;B33Y10/00;C22C38/46;C22C38/50;C22C38/44;C22C38/52;C22C33/02
• 代理公司: 南京禹為知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32272
• 代理人: 王曉東

本發明公開了一種用于3D打印的高強度鋼粉末、其制備方法、3D打印方法及制得的高強度鋼，所述用于3D打印的高強度鋼粉末，按質量百分比計，包括，0.15％～0.3％的C、0.4％～0.6％的V、0.8％～1.2％的Ti、0.8％～1.5％的Mo、2.5％～4％的Cr、10％～12％的Ni、12％～15％的Co，余量為Fe。本發明采用激光增材制造所制備的高強度鋼，其抗拉強度和延伸率都遠高于其他3D打印金屬，解決了傳統合金3D打印強度低、延伸率差，且拉伸性能和延伸率不能同時提高的難題。

技術領域

本發明屬于激光增材制造技術領域，具體涉及到一種用于3D打印的高強度鋼粉末、其制備方法、3D打印方法及制得的高強度鋼。

背景技術

近年來，隨著航空航天、軌道交通等高端領域的不斷發展，對一些關鍵零部件的機械性能提出了越來越高的要求。而高強度鋼作為一種比強度較高的結構材料(通常抗拉強度大于1400MPa，屈服強度超過1300MPa)，因其具有較高的彈性模量、高的室溫強度、高的剛性模量等在航空航天、軌道交通等關鍵零部件具有很大的潛在應用。通常，這些零部件采用傳統的鑄鍛扎等方式進行加工，這對于制備一些超細晶組織和復雜零部件來說是一種嚴峻的挑戰。而激光增材制造技術(Additive Manufacturing，AM)由于其接近近凈成形以及具有較高的冷速速率，因此對于制備一些超細晶組織和復雜零部件具有不可代替的優勢。

但是由于激光增材制造過程并不是一種簡單加工方式的改變，由于激光增材制造過程中熔池內存在高的溫度梯度和應力梯度，容易使打印過程中產生熱裂變形等冶金缺陷的產生。而目前，激光增材制造過程中普遍存在強塑性不能同時提高，目前所報道的增材制造中抗拉強度通常低于1500MPa，延伸率小于10％，遠遠不能滿足高端零部件的需要，因此目前急需開發針對激光增材制造專用的高強鋼金屬粉末。

發明內容

本部分的目的在于概述本發明的實施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實施例。在本部分以及本申請的說明書摘要和發明名稱中可能會做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用于限制本發明的范圍。

鑒于上述和/或現有技術中存在的現有鋼的激光增材制造存在強塑性低與易裂的問題，提出了本發明。

因此，本發明其中一個目的是，提供一種用于3D打印的高強度鋼粉末。

為解決上述技術問題，本發明提供了如下技術方案：一種用于3D打印的高強度鋼粉末，按質量百分比計，包括，0.15％～0.3％的C、0.4％～0.6％的V、0.8％～1.2％的Ti、0.8％～1.5％的Mo、2.5％～4％的Cr、10％～12％的Ni、12％～15％的Co，余量為Fe。

作為本發明用于3D打印的高強度鋼粉末的一種優選方案，其中：按質量百分比計，包括，0.2％的C、0.5％的V、1.0％的Ti、1.2％的Mo、3％的Cr、11％的Ni、12.5％的Co，余量為Fe。

本發明另一個目的是，提供一種用于3D打印的高強度鋼粉末的制備方法，本發明提供了如下技術方案：包括，

配制金屬粉末，包括C、V、Ti、Mo、Cr、Ni、Co、Fe，按照如權利要求1或2所述的質量百分比進行配制；

真空熔煉，將所述配制的金屬粉末進行真空熔煉；

霧化制粉，經過所述真空熔煉后進行霧化制粉，得到用于3D打印的高強度鋼粉末。

作為本發明用于3D打印的高強度鋼粉末的制備方法的一種優選方案，其中：所述真空熔煉，熔煉溫度為1200～1600℃，爐內氣壓為0.4～0.7MPa。

作為本發明用于3D打印的高強度鋼粉末的制備方法的一種優選方案，其中：所述霧化制粉，為通入惰性氣體進行霧化制粉，霧化壓力為0.5～8MPa；所述惰性氣體為氬氣。