[發明專利]NiCr20TiAl合金的船用燃燒室SLM成型方法

在審

• 申請號: 202210440202.2
• 申請日: 2022-04-25
• 公開（公告）號: CN114951694A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 劉振偉;毛麗;劉建業;王毅;史煒堅
• 申請（專利權）人: 上海漢邦聯航激光科技有限公司
• 主分類號: B22F10/28
• 分類號: B22F10/28;B22F10/38;B22F10/66;C22C19/05;B33Y70/00;B33Y10/00;B33Y40/10;B33Y40/20
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 盧杰

本發明提供一種NiCr20TiAl合金的船用燃燒室SLM成型方法，包括以下步驟：合金選取步驟：選取NiCr20TiAl合金粉末的粉末粒徑和組成成分；打印準備步驟：將NiCr20TiAl合金粉末裝入3D打印機的供粉倉內，調平并且預熱基板；模型切片步驟：將船用燃燒室的三維模型在導入切片軟件之后進行分層處理；激光成型步驟：設定成型倉內的氧含量、鋪粉層厚、激光功率、掃描速度以及掃描間距，掃描策略為條形帶掃描；表面處理步驟：去除支撐件，直至船用燃燒室的表面粗糙度達到預設出品標準。本發明能夠縮短加工周期，有效減少產品缺陷的產生，提升產品的力學性能指標，從而達到船用燃燒室的應用要求。

技術領域

本發明涉及3D打印技術領域，特別是涉及一種NiCr20TiAl合金的船用燃燒室SLM成型方法。

背景技術

近年來，隨著國內外艦船制造業的發展，然而，船用燃燒室為異性復雜結構件，常規機加工方式實現局部扭曲結構存在難度，即傳統制造方式對于內外形狀復雜一體化結構的零部件有較大的局限性，還存在生產周期長，原材料利用率低，總裝配精度不高等缺點。

此外，還沒有廠家對NiCr20TiAl合金進行金屬3D打印的相關研究。

因此，亟需一種新的增材制造方法，來代替傳統鍛造方法完成船用燃燒室的成形加工。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明要解決的技術問題在于提供一種NiCr20TiAl合金的船用燃燒室SLM成型方法，基于船用燃燒室的結構以及NiCr20TiAl合金的特性，相較于傳統鑄造、鍛造、機加工工藝，能夠縮短加工周期，有效減少產品缺陷的產生，提升產品的力學性能指標，從而達到船用燃燒室的應用要求。

為了解決上述技術問題，本發明提供一種NiCr20TiAl合金的船用燃燒室SLM成型方法，包括以下步驟：

合金選取步驟：NiCr20TiAl合金粉末的粉末粒徑為15-53μm，NiCr20TiAl合金的組成成分的質量百分比為：Cr:18-21％，Al:1.0-1.8％，Ti:1.8-2.7％，Co:≤2.0％，Fe:≤1.5％，Mn:≤0.4％，Si:≤0.8％，P:≤0.02％，Cu:≤0.2％，C:0.04-0.1％，S:≤0.015％，Ag:≤0.0005％，Pb:≤0.002％，B:≤0.008％，Bi：≤0.0001％，其余為Ni；

打印準備步驟：將NiCr20TiAl合金粉末裝入3D打印機的供粉倉內，將用于承載3D打印產品的基板裝入3D打印機的成型倉內，調平并且預熱基板，基板的預熱溫度為80-150℃，在基板上預先鋪置層厚為50μm的一層NiCr20TiAl合金粉末；

模型切片步驟：將船用燃燒室的三維模型在導入切片軟件之后進行分層處理，導出每層所對應的二維圖形，輸入預設打印工藝參數；

激光成型步驟：成型倉內的氧含量為≤1000ppm，鋪粉層厚為50μm，激光功率為100-300W，掃描速度為800-1200mm/s，掃描間距為0.08-1.2mm，掃描策略為條形帶掃描，條形帶的寬度為10mm，起始角度為57°，逐層旋轉角度為67°；

表面處理步驟：去除船用燃燒室和基板之間的支撐件，隨后對船用燃燒室進行表面噴砂處理，直至船用燃燒室的表面粗糙度達到預設出品標準。

優選地，所述激光成型步驟還包括：使激光根據預設掃描路徑對NiCr20TiAl合金粉末進行選區熔化成型，每當完成一個打印層后，基板就下降50μm，繼續在基板上鋪置一層NiCr20TiAl合金粉末，重復選區熔化成型，直至完成全部打印層。

優選地，所述船用燃燒室包括燃燒室本體，燃燒室本體內設有依次連通的第一空腔、第二空腔以及第三空腔，第一空腔和第三空腔均朝外敞開。

優選地，所述第二空腔的軸線與第一空腔的軸線的夾角為17.9度，所述第三空腔的軸線與第一空腔的軸線的夾角為65.5度。