[發(fā)明專利]一種基于激光近凈成形技術(shù)的鎳基高溫合金/不銹鋼梯度復合材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210078363.1
• 申請日: 2022-01-24
• 公開（公告）號: CN114535602B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發(fā)明（設計）人: 陳斐;佟雪瑤;張馳;王梫;沈強
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工大學
• 主分類號: B22F10/28
• 分類號: B22F10/28;B22F10/32;B22F10/366;B22F7/08;B33Y10/00;B33Y80/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 李欣榮

1.一種鎳基高溫合金/不銹鋼梯度復合材料，其特征在于，它包括依次設置的不銹鋼層、鎳基高溫合金/不銹鋼梯度復合層和鎳基高溫合金層，其中鎳基高溫合金/不銹鋼梯度復合層包括若干個鎳基高溫合金含量呈梯度變化的復合分層，所述復合分層以不銹鋼粉和鎳基高溫合金粉為原料進行激光近凈成型得到。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳基高溫合金/不銹鋼梯度復合材料，其特征在于，所述鎳基高溫合金/不銹鋼梯度復合層中，鎳基高溫合金的含量沿自不銹鋼層向鎳基高溫合金層的方向梯度遞增。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳基高溫合金/不銹鋼梯度復合材料，其特征在于，所述鎳基高溫合金粉以占不銹鋼粉和鎳基高溫合金粉總質(zhì)量5～50wt％的增量要求進行逐層梯度遞增。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳基高溫合金/不銹鋼梯度復合材料，其特征在于，所述不銹鋼粉和鎳基高溫合金粉均為微米級粉末。

5.權(quán)利要求1～4任一項所述鎳基高溫合金/不銹鋼梯度復合材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)在基材表面設置不銹鋼層；

2)采用激光近凈成型技術(shù)，以不銹鋼粉和鎳基高溫合金粉為原料，在不銹鋼層表面設置由若干個鎳基高溫合金含量梯度遞增的鎳基高溫合金/不銹鋼梯度復合分層組成的鎳基高溫合金/不銹鋼梯度復合層；

3)以鎳基高溫合金粉為原料，進行激光近凈成型，在鎳基高溫合金/不銹鋼梯度復合層表面設置鎳基高溫合金層。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述不銹鋼層以不銹鋼粉為主要原料，采用激光近凈成型技術(shù)制備得到。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述激光近凈成型技術(shù)采用保護氣氛。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述激光近凈成型步驟中，按照設計的梯度組分、梯度層數(shù)及每層中各組分含量，將所需的不銹鋼粉或鎳基高溫合金粉投入粉末筒中，調(diào)整激光近凈成形設備的激光功率、送粉速率和掃描速度，將不銹鋼粉和/或鎳基高溫合金粉直接注入到高功率連續(xù)波Nd-YAG激光束在基底形成的熔池系統(tǒng)中，快速熔化凝固，其中通過設置雙送粉桶不同送粉速率的比例變化，從而控制梯度層組分的相對變化，使鎳基高溫合金粉的質(zhì)量百分比自下而上在100％至0％的范圍內(nèi)呈連續(xù)梯度變化，進而制得所述鎳基高溫合金/不銹鋼梯度復合材料。

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述激光近凈成型步驟中，采用的激光功率為200～450W，鎳基高溫合金送粉速率為0～10g/min，不銹鋼送粉速率為0～10g/min，掃描速率為10～50cm/min。

10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述不銹鋼層的制備過程中，采用的激光近凈成型步驟包括：設置激光功率為200～350W，不銹鋼粉的送粉速率為2～10g/min，掃描速率為10～50cm/min；

所述鎳基高溫合金/不銹鋼梯度復合層的制備過程中，采用的激光近凈成型步驟包括：設置激光功率為250～400W，不銹鋼粉的送粉速率為1.5～5g/min，鎳基高溫合金粉的送粉速率為1.5～5g/min，掃描速率為10～50cm/min；其中，梯度復合層中根據(jù)不銹鋼和鎳基高溫合金的設計比例，調(diào)整對應的送粉速率，且各相鄰梯度復合層之間不銹鋼粉和鎳基高溫合金粉的送粉速率之和相同；相鄰的兩個復合分層之間的激光功率相差3～8W；

所述鎳基高溫合金層的制備過程中，采用的激光近凈成型步驟包括：設計激光功率為300～450W，送粉速率為2～10g/min，掃描速率為10～50cm/min。