[發(fā)明專利]一種鎳基合金粉末及其制備方法和應用

有效

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• 申請日: 2021-08-09
• 公開（公告）號: CN113618060B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發(fā)明（設計）人: 韓泉泉;高建;張振華;劉忠軼
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B22F1/14
• 分類號: B22F1/14;B22F1/18;B22F9/08;B22F10/28;C22C19/05;C22C32/00;B33Y70/10
• 代理公司: 濟南圣達知識產(chǎn)權代理有限公司 37221
• 代理人: 王志坤

本發(fā)明屬于金屬增材制造技術領域，具體涉及一種鎳基合金粉末及其制備方法和應用，所述鎳基合金粉末作為包覆層，包覆復合陶瓷增強顆粒。這種結構的鎳基合金粉末可以有效解決原始鎳基合金粉末粉末在打印過程中熱開裂傾向，以及解決加入的陶瓷顆粒異質(zhì)形核劑不能均勻，穩(wěn)定的分布在鎳基合金粉末粉末上并且無法滿足大規(guī)模生產(chǎn)需求的問題。

技術領域

本發(fā)明屬于金屬增材制造技術領域，具體涉及一種鎳基合金粉末及其制備方法和應用。

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(fā)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(jīng)成為本領域一般技術人員所公知的現(xiàn)有技術。

鎳基高溫合金，因其具有高強度，抗冷熱疲勞性能，以及耐熱腐蝕性能和高溫抗氧化性能，并且使用溫度最高可達1000℃，被廣泛應用航空發(fā)動機火焰筒、燃燒室壁等關鍵高溫部件。然而這些關鍵高溫零部件的結構大多具有復雜的內(nèi)部通道或者曲面，因此采用傳統(tǒng)的加工方式很難加工成型。激光選區(qū)熔化(Selective laser melting,SLM)作為一種金屬增材制造技術，其原理是根據(jù)設計好的三維模型，利用大功率的激光自下而上逐層熔化金屬粉末，具有定制化強，非常適合加工復雜零件，并且加工周期短等優(yōu)勢，被廣泛的應用用于航空航天等領域。

然而，從目前的研究和實際應用結果表明采用增材制造方式成形鎳基合金粉末過程中，存在很大的熱裂傾向，這會導致金屬3D打印成形的樣件中存在大量的微裂紋，這些微裂紋的存在會嚴重降低打印出來的鎳基合金粉末試樣的強度和削弱鎳基合金粉末作為航空航天發(fā)動機火箭筒、燃燒室壁等部件的使役性能。

為了解決上述問題，目前有采用添加陶瓷顆粒使GH3230粉末表面改性的方法，這種方法使陶瓷顆粒附著在GH3230表面，然而存在附著力較差，陶瓷顆粒不能穩(wěn)定附著，因此這種表面改性的GH3230穩(wěn)定性差，粉末易團聚、球形度低、粉末流動性差，陶瓷顆粒不能有效且均勻的分散在GH3230粉末表面，制備的改性GH3230粉末產(chǎn)量少且時間長。

因此，需要研發(fā)一種能夠滿足航空航天需求，并且適用于增材制造技術的，可以降低甚至消除鎳基合金粉末開裂傾向的，并且可以實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)制備鎳基合金粉末的新的制備方法，對于解決航空航天材料“卡脖子”問題，加快我國航空航天自主化進程具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明通過改進傳統(tǒng)的真空感應氣霧化裝置提供了一種鎳基合金粉末及其制備方法和應用，可以有效解決原始鎳基合金粉末粉末在打印過程中熱開裂傾向，以及解決加入的陶瓷顆粒異質(zhì)形核劑不能均勻，穩(wěn)定的分布在鎳基合金粉末粉末上并且無法滿足大規(guī)模生產(chǎn)需求的問題。

具體地，本發(fā)明是通過如下技術方案實現(xiàn)的：

在本發(fā)明的第一方面，一種鎳基合金粉末，＝鎳基合金粉末作為包覆層，包覆復合陶瓷增強顆粒。

在本發(fā)明的第二方面，一種鎳基合金粉末的制備方法，將復合陶瓷增強顆粒、鎳基合金粉末在混粉器內(nèi)混合均勻，然后送入坩堝進行高溫熔煉，并用攪拌裝置對熔融狀態(tài)的合金進行二次攪拌混合，進行氣霧化制粉，并篩選內(nèi)嵌復合陶瓷增強顆粒的鎳基合金粉末進行分級回收。

在本發(fā)明的第三方面，一種氣霧化裝置，氣霧化裝置的霧化噴嘴通過管道與保護氣源相接，氣霧化裝置的坩堝通過管道與混粉器一端相接，混粉器的另一端通過管道與保護氣源相接；熔煉室中設置有攪拌裝置，用于攪拌坩堝中的物質(zhì)。

在本發(fā)明的第四方面，所述的氣霧化裝置在制備所述的鎳基合金粉末和/或在執(zhí)行所述鎳基合金粉末制備方法中的應用。

在本發(fā)明的第五方面，所述的鎳基合金粉末和/或任一制備方法制備得到的鎳基合金粉末在航空航天增材制造領域中的應用。

本發(fā)明一個或多個實施例具有以下有益效果：