[發明專利]用于3D打印的GH3230鎳基高溫合金粉末制備方法

在審

• 申請號: 202110390068.5
• 申請日: 2021-04-12
• 公開（公告）號: CN113084181A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 趙姝媛;孫平生;王明東;錢二勇;董立彬
• 申請（專利權）人: 遼寧冠達新材料科技有限公司
• 主分類號: B22F9/08
• 分類號: B22F9/08;B33Y70/00;C22C19/05
• 代理公司: 沈陽新科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21117
• 代理人: 鄭瑤

本發明屬于鎳基高溫合金粉末制備技術領域，具體涉及一種用于3D打印的GH3230鎳基高溫合金粉末制備方法，采用真空熔煉+高壓惰性氣霧化技術，制備得到的3D打印用GH3230鎳基高溫合金粉末化學成分控制精準、鑭元素收得率穩定、粉末含氧量低、球形度高、空心球率低、流動性好，粒徑分布滿足激光選區3D打印技術的要求15～45μm或15～53μm，粒徑分布滿足電子束選區3D打印技術要求的45～105μm或53～105μm，15～105μm粉末收得率達到80％以上，粒徑15～53μm的細粉收得率達到30％以上。

技術領域

本發明屬于鎳基高溫合金粉末制備技術領域，具體涉及一種用于3D打印的GH3230鎳基高溫合金粉末制備方法。

背景技術

GH3230是一種以碳化物強化的Ni-Cr-W-Mo型固溶強化高溫合金，該合金中W+Mo+Cr元素總含量超過了35％，使得GH3230合金在強度、抗疲勞和抗高溫氧化性能方面表現優異。在同類產品中，性能較GH3536有大幅提升，與GH5188合金的抗氧化性和蠕變性能相當。同時該合金具有良好的成型工藝性能和焊接性能，適用于制造航空發動機火箭筒等零件，廣泛的應用于航空發動機燃燒室、地面燃氣輪機燃燒室以及化工行業一些高溫耐蝕部件等。

由于GH3230含有大量的合金元素尤其添加微量稀土元素鑭，熔煉過程中合金元素鑭極其容易氧化，導致成分達不到使用要求，故一般都采用真空感應熔煉加電渣重熔或真空電弧重熔工藝生產。但是采用傳統工藝制造的GH3230鎳基高溫合金零件，分別存在成分偏析和性能偏差的缺點，不能滿足航天航空對材料的使用要求。

選區燒結3D打印技術起步于20世紀90年代初，工藝難度比較大，主要采用高功率的能量束如激光或電子束作為熱源，使粉末材料進行選區熔化，冷卻結晶后形成嚴格按設計制造的堆積層，堆積層連續成型，形成最終產品，克服了成分偏析的缺點。目前用于激光選區燒結技術的金屬粉末材料有鈦合金、鋁合金、不銹鋼、鈷基高溫合金、鈷基高溫合金等。用于激光選區燒結3D打印技術的GH3230合金粉末不同于傳統粉末冶金所需的粉末特性，要求粉末成分均勻、粒度分布窄(15～53μm)，氧含量低、球形度高，以及良好的流動性。目前國內外生產GH3230合金粉末的企業一般都使用合金錠作為母材，通過真空熔煉+氣霧化方式生產可供3D打印用的GH3230合金粉末，通過此種母合金二次熔煉工藝加工，熔煉過程中由于氣氛以及接觸合金熔體的材料會導致合金熔體的二次氧化，極其難控制易氧化合金的含量，尤其是合金鑭，最終導致成分不合，無法達到使用要求。

國內針對3D打印技術用GH3230鎳基高溫合金粉末開展的研究較少，同時受國內制粉技術所限，存在成分控制不精準，細粒徑粉末制備困難、粉末收得率低、氧及其他雜質含量高等主要問題，制約了其在航天航空等高端行業的應用。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供了一種用于3D打印的GH3230鎳基高溫合金粉末的制備方法。

具體技術方案如下：

用于3D打印的GH3230鎳基高溫合金粉末的制備方法，具體包括如下步驟：

(1)熔煉坩堝清理

清除坩堝內壁殘留雜質，清除坩堝底部殘渣和耐火材料雜質；

(2)熔煉坩堝及中間包內壁抗高溫反應穩定性處理

選取抗高溫熔融金屬侵蝕、與坩堝材料具有較好的潤濕性且不與坩堝及熔融金屬液起化學反應的材料作為抗高溫還原反應穩定劑，將抗高溫還原反應穩定劑用無水乙醇或丙酮稀釋，制成抗高溫還原反應穩定劑漿料，然后將此漿料均勻涂抹在熔煉坩堝內壁、底部以及中間包內壁，待自然風干后再重復上述步驟一次，待自然風干后開啟熔煉坩堝的感應熔煉電源和中間包的電源，將熔煉坩堝和中間包加熱至300±50℃，保溫60～90min，然后升溫至800±50℃，保溫120～150min，最后升溫至1200±50℃，保溫120～150min；